DE2541882A1

DE2541882A1 - Schaltungsanordnung in einem mit gleichstrom betriebenen elektrischen geraet, insbesondere in einem zeitrelais

Info

Publication number: DE2541882A1
Application number: DE19752541882
Authority: DE
Inventors: Maurice Gremaud; Heinz Dipl Ing Unterweger
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1975-04-16
Filing date: 1975-09-19
Publication date: 1976-10-28
Also published as: US4065805A; JPS51127663A; GB1524434A; AT344827B; ATA116676A

Description

Sprecher & Schuh AG, Aarau (Schweiz)

Patentanwalt· Ung. leinweb« 19. Sep.

Dlpl,lm. 2fe-

Mrnj. v. Wenfleiskf *****************

Tel. 2603989

Schaltungsanordnung in einem mit Gleichstrom betriebenen elektrischen Gerät, insbesondere in einem Zeitrelais

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung in einem elektrischen Gerät, welches eine mit einer Speise-Gleichspannung minderer Güte speisbare Last und mit einer Speise-Gleichspannung hoher Güte zu speisende elektronische Baueinheiten enthält» insbesondere in einem Zeitrelais, zur Versorgung des Gerätes mit Energie aus dem Wechselstromnetz mittels eines an das Wechselstromnetz anschliessbaren Transformators oder Spannungsteilers und einer nachgeschalteten Gleichrichterbaugruppe.

Die bekannten Zeitrelais beispielsweise werden bisher entweder mit nicht stabilisierter Speisung oder mit vollstabilisierter Speisung ausgeführt. Die mit nicht stabilisierter

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Speisung ausgerüsteten Zeitrelais haben den Vorteil einer wirtschaftlicheren Herstellung der Relaisspeisung, für das Zeitrelais selbst jedoch ergeben sich die Nachteile, dass sich der Relais-Betriebsspannungsbereich von 0,8 ... 1,1 . U (U - Nennbetriebsspannung) gemäss Anzugsklasse C nach IEC 2552 nur mit Schwierigkeiten bzw. grösserem Aufwand realisieren lässt und dass wegen der nicht stabilisierten Speisespannung und deren Welligkeit die Zeitgenauigkeit des Zeitrelais mangelhaft ist. Durch das Vorsehen eines grossen Ladekondensators zur Reduktion der Welligkeit wird die Wiederbereitschaftszeit des Zeitrelais vergrössert, wodurch der Anwendungsbereich des Relais im Betrieb beeinträchtigt wird. Bei Zeitrelais mit vollstabilisierter Speisung wird die Anzugsklasse C ohne Schwierigkeiten erreicht.und die Zeitgenauigkeit ist befriedigend, die Speisung jedoch ist teuer und aufwendig und für eine einwandfreie Vollstabilisierung ist in der Speiseschaltung ein grosser Ladekondensator erforderlich, der die Wiederbereitschaft eines vollstabilisierten Zeitrelais verschlechtert.

Bei einem Zeitrelais stellt das elektromechanische Relais, das mit einer eine hohe We'lligkeit aufweisenden Gleichspannung betrieben werden kann, sofern nur der Haltestrom nicht unterschritten wird, die mit einer Speise-Gleichspannung minderer Güte speisbare Last dar und der Zeitkreis mit dem RC-Zeitglied bilden die mit einer Speise-Gleichspannung hoher Güte, d.h. einer konstanten Gleichspannung mit geringer Welligkeit zu

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speisenden elektronischen Baueinheiten der eingangs genannten elektrischen-Geräte. Bei sol'chen elektrischen Geräten werden daher gleiche oder ähnliche Mängel wie bei den vorstehend behandelten Zeitrelais vorhanden sein. Zusammenfassend ergibt sich daher, dass elektrische Geräte der vorstehend genannten Art mit einer nicht stabilisierten Speisung im allgemeinen zwar billig in der Herstellung, dafür weniger genau und damit / ζ.Ί^!. unbefriedigend in der Betriebsweise und solche mit vollstabilisierter Speisung aufwendig und teuer in der Herstellung dafür aber auch genau in der Betriebsweise sind. Hinzu kommt, dass bei solchen elektrischen Geräten die gesamte zugeführte Leistung in Wärme umgesetzt wird, wobei eine stärkere Erwärmung sowohl der Last wie auch der .elektronischen Baueinheiten das richtige Funktionieren des Gerätes beeinträchtigen kann und dass vom Netz über die Speisung Störimpulse in das Gerät eingeschleust werden können, die unterdrückt werden müssen, um Fehler in der Betriebsweise auszuschliessen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung in einem elektrischen Gerät der vorstehend genannten Art, insbesondere in einem Zeitrelais zu finden, durch welche die aufgezeigten Mängel behoben und mit geringem Aufwand eine genaue und befriedigende Betriebsweise des elektrischen Gerätes erreicht wird.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäss darin, dass an den Ausgang der dem Transformator nachgeschalteten

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Gleichrichterbaugruppe ein erster Speisezweig und über eine Rückstromsperre ein ein Glättungsmittel und einen Spannungsstabilisator enthaltender zweiter Speisezweig angeschlossen sind und dass die mit einer Speise-Gleichspannung minderer Güte speisbare Last an den ersten Speisezweig und die mit einer Speise-Gleichspannung hoher Güte zu speisenden elektronischen Baueinheiten an den zweiten Speisezweig angeschlossen sind. Der erste Speisezweig kann hierbei den Bedürfnissen der an ihm angeschlossenen Last entsprechend dimensioniert werden, V7obei vorzugsweise in dem ersten Speisezweig ein Spannungsbegrenzer eingeschaltet ist, durch den der maximale Spannungspegel niedriger als die Amplitude der von der Gleichrichterbaugruppe abgegebenen gleichgerichteten Spannung gehalten wird, so dass eine zusätzliche Erwärmung der Last bei zunehmender Betriebsspannung verhindert ist, und ebenso kann der zweite Speisezweig unabhängig vom ersten Speisezweig den Bedürfnissen der an ihn angeschlossenen elektronischen Baueinheiten optimal angepasst werden, wobei das Glättungsmittel, das im einfachsten Falle ein Kondensator ist, und der Spannungsstabilisator, vorzugsweise eine Zenerdiode, an die die geglättete Spannung über einen Widerstand angelegt ist, wegen des im allgemeinen verhältnismässig geringen Leistungsbedarfs der elektronischen Baueinheiten selbst für eine Speise-Gleichspannung sehr hoher Güte knapp dimensioniert sein können. Der in den ersten Speisezweig eingeschaltete Spannungsbegrenzer kann ein

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Transistor sein, an dessen Basis über einen VJiderstand die'stabilisierte Speisespannung des zweiten Speisezweiges angelegt ist, so dass die Speisespannung des ersten Speisezweiges Trapez-Wellenform mit konstantem Scheitelwert und stellen Anstiegs und Abfallflanken hat, was für ein elektromechanisches Relais als Last zum Erreichen einer höheren Anzugsklasse von Vorteil ist.

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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig.l ein Blockschaltbild einer Speise-Schaltungsanordnung

nach der Erfindung,

Fig.2 ein Schaltbild für eine bevorzugte einfache Ausführungsvariante der Speise-Schaltungsanordnung nach Fig.l,

Fig.3 die Speise-Schaltungsanordnung der Fig.2 in einem Zeitrelais, das in Form eines Blockschaltbildes dargestellt ist,
Fig.4 die Speise-Schaltungsanordnung der Fig.2 in einein

einschaltverzögerten Zeitrelais und Fig.5 die Speise-Schaltungsanordnung der Fig. 2 in einem

ausschaltverzögerten Zeitrelais.

In Fig.l ist die Speise-Schaltungsanordnung gesamthaft mit 10 bezeichnet. Die Speise-Schaltungsanordnung 10 enthält zunächst wie üblich einen Transformator 11, mit dem z.B. die Netzwechselspannung auf den für das anzuschliessende elektrische Gerät richtigen Wert transformiert wird, und eine an den Transformator angeschlossene Gleichrichterbaugruppe 12, die vorzugsweise als Vollweggleichrichter ausgebildet ist. Am Ausgang des Transformators wird die im wesentlichen sinusförmige Wechselspannung U, und am Ausgang der Gleichrichterbaugruppe 12 die entsprechende gleichgerichtete Spannung U₂ in der Form von aufeinanderfolgenden z.B. positiven Halbwellen erhalten, wie dies in. den in die Fig.l ein-

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gezeichneten Diagrammen 13 und 14 veranschaulicht ist. An den Ausgang 15 der Gleichrichterbaugruppe 12 sind ein erster -Speisezweig 16 mit d,em Ausgangsanschluss A-, und ein zweiter Speisezweig 17 mit dem AusgangsanscKLuss A„ angeschlossen. Der erste Speisezweig 16 dient zur Stromversorgung der im angeschlossenen elektrischen Gerät vorhandenen Baugruppen oder Lasten, deren Betriebsgleichspannung von minderer Güte sein darf und daher eine gewisse Welligkeit aufweisen kann, wie dies z.B. bei elektromechanischen Bauteilen, Relais usw. der Fall ist. Der Ausgangsanschluss· A₁ ist deswegen entweder direkt oder, wie in Fig.l gezeigt, über einen Spannungsbegrenzer 18 mit der Gleichrichterbaugruppe 12 verbunden. Durch das Vorsehen eines Spannungsbegrenzers 18 in dem ersten Speisezweig 16 wird für die Speise-Schaltungsanordnung 10 ein sehr weiter Anwendungsbereich .erschlossen, da dann die Ausgangsgleichspannung TJ- am Aus'gangsanschluss A, die im Diagramm 19 der Fig.l schematisch wiedergegebene Trapez-Wellenform hat. Der zweite Speisezweig 17 dient zur Speisung der im angeschlossenen elektrischen Gerät vorhandenen elektronischen Baueinheiten, für die im allgemeinen eine Betriebsgleichspannung hoher Güte, d.h. eine konstante Spannung mit geringer Welligkeit benötigt wird, in welcher z.B..vom Netz herkommende Störimpulse möglichst weitgehend unterdrückt sind. Zur Erzeugung dieser Gleichspannung hoher Güte enthält der zweite Speisekreis 17, wie üblich, Glättungsmittel 21, durch die die gleichgerichtete Spannung U~ der Gleichrichterbaugruppe 12 geglättet und eine Spannung U, von der im Diagramm 22 schematisch wiedergegebenen Wellenform erhalten wird, sowie einen

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Spannungsstabilisator 23, der dann an den Ausgangsanschluss A₂ die im Diagramm 24 gezeigte stabilisierte Ausgangespannung U.„ abgibt. Die an den Ausgangsanschluss A, des ersten Speisezweiges 16 ange·^ schlossenen Baugruppen und Lasten weisen im allgemeinen einen wesentlich grösseren Energiebedarf auf als die an den zweiten Speisezweig 17 angeschlossenen elektronischen Baueienheiten. Damit die Glättung der gleichgerichteten Spannung TJp durch die Glättungsmittel 21 durch Stromfluss in den ersten Speisezweig 16, d.h. durch einen Rückstrom nicht beeinträchtigt wird, ist den Glättungsmitteln 21 im zweiten Speisezweig 17 eine Rückstromsperre 20 vorgeschaltet, die nur einen Stromfluss von der Gleichrichterbaugruppe 12 zu den Glättungsmitteln 21 zulässt und einen Stromfluss von den Glättungsmitteln 21 in den ersten Speisszweig 16 verhindert. Pig.2 zeigt mit mehr Einzelheiten ein Schaltbild für eine besonders einfache Ausfühirung dieser Speise-Schaltungsanordnung An den Transformator 11 ist ein herkömmlicher, aus den vier Dioden D ,D, ,D ,D, zusammengeschalteter Doppelweggleichrichter 12a

et D C CL

angeschlossene Der negative Ausgang 15a des Doppelweggleichrichters 12a ist durch einen Leiter 25 mit dem gemeinsamen Masseanschluss^ A verbunden. Der an den positiven Ausgang 15b des Doppelweggleichrichters 12a angeschlossene erste Speisezweig 16 enthält als Spannungsbegrenzer 18 einen npn-Transistor T, , dessen Kollektor-Emitter-Strecke KE den Gleichrichterausgang 15b mit dem AusgangsanSchluss A-, verbindet. Der gleichfalls an den positiven Ausgang 15b des Doppelweggleichrichters 12a angeschlossene zweite Speisezweig 17 enthält als Rückstromsperre 20 eine Diode D-, , als Glättungsmittel

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--er -

einen Kondensator C. und als Spannungsstabilisator 23 einen Widerstand R', und eine Zenerdiode D„, wobei die genannten Schaltungsteile D.., R., C₁, D , wie in Fig.2 gezeigt und für solche Stabilisierungsschaltungen üblich zusammengeschaltet und mit dem Ausgangsanschluss A- verbunden sind. Die Basis B des in den ersten Speisezweig 16 eingeschalteten Transistors T, ist durch einen V7iderstand R„ ebenfalls an den Spannungsstabilisator 23 angeschlossen. Im Betrieb wird der Kondensator C. durch den durch die Diode D fliessenden Strom aufgeladen und teilweise wieder über den V/iderstand R entladen. Ein Entladen des Kondensators C, über den ersten Speisezweig 16 ist durch die Diode D_ verhindert. Der Transistor T₁ hat die Aufgabe, die Spannung vom Ausgang 15b des Doppelweggleichrichters 12a auf einen für die Last und deren Ansteuerelemente geeigneten Viert zu begrenzen.

Als Anwendungsbeispiel zeigt Fig. 3 die Speise-Schaltungsanordnung der Fig. 2 in einem Zeitrelais, das in Form eines Blockschaltbildes dargestellt ist. Ein solches Zeitrelais stellt ein elektrisches Gerät der hier infrage kommenden und vorstehend beschriebenen Art dar und enthält als eine mit einer Betriebsspannung minderer Güte speisbare Baugruppe oder Last ein elektromagnetisches Relais 26 üblicher Bauweise und als mit einer Speisespannung hoher Güte zu versorgende elektronische Baueinheiten einen Zeitkreis 27, über den das Relais 26 angesteuert ist, um zeitverzögert aus- oder einzu-

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schalten. Demzufolge ist das Relais 26 an den Anschlussausgang A. des ersten Speisezweiges 16 und der Zeitkreis 27 an den Ausgangsanschluss A des zweiten Speisezweiges 17 der Speise-Schaltungsanordnung 10 angeschlossen. Der Zeitkreis 27 ist im allgemeinen mit einer Kippstufe ausgerüstet, die durch Umschalten von ihrem einen Schaltzustand in ihren anderen Schaltzustand die zeitverzögerte Ansteuerung des Relais 27 bewirkt. Der in Fig. 3 mit 28 bezeichnete Schaltungsblock dient zum Setzen der Anfangsbedingungen für die Kippstufe des Zeitkreises, um beim Einschalten einen definierten Zustand zu erhalten. Die von der Speise-Schaltungsanordnung 10 im ersten und zweiten Speisezweig abgegebenen Betriebsspannungen entsprechen völlig den Bedürfnissen eines Zeiirrelais. Durch den Spannungsbegrenzer 18 im ersten_iSpeisezweig 16 ist dafür gesorgt, dass sich das Relais 2 6 bei erhöhter Betriebsspannung nicht unzulässig erwärmt, und durch eine entsprechende Dimensionierung der Schaltungsanordnung können auch für den Fall reduzierter Betriebsspannung ausreichende Reserven in der Speisung erzielt werden, so dass gesamthaft gesehen auch bei Betriebsspannungsschwankungen in einem grösseren Bereich ein einwandfreies Funktionieren des Relais gewährleistet ist. Damit auch der Haltestrom im Relais 26 nicht unterschritten wird und zum Schutz des Ansteuerelementes gegen Ueberspannungen, ist, WB üblich, der Relaiswicklung 29 (Fig. 4 und 5) eine Diode D₃ parallel geschaltet. Im zweiten Speisezweig 17 ist die Be-

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triebsgleichspannung zufolge der Glättung und Stabilisierung von hoher Güte, so. dass eine entsprechend hohe Zeitgenauigkeit des Zeitrelais sichergestellt ist. Da nur die Speisespannung" für den wenig Energie verbrauchenden Zeitkreis geglättet wird, kann der Kondensator C.. eine verhältnismässig geringe Kapazität haben, woraus sich die bei einem Zeitrelais im allgemeinen angestrebte Wiederbereitschaftszeit ergibt.

' Fig. 4 zeigt mit mehr Einzelheiten den Aufbau eines die Speise-Schaltungsanordnung der Fig. 2 enthaltenden einschaltverzögerten Zeitrelais. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist für den Zeitkreis 27 ein integrierter Schaltkreis, z.B. ein MC 1455 der Motorola Semiconductor Products Inc., verwendet, der im wesentlichen eine von zwei Spannungskomparatoren 31 und 32 angesteuerte bistabile Kippstufe 33, einen Ausgangsverstärker 34 und zwei Transistoren T_ und T_ enthält, und acht Aussenanschlüsse 1 ... 8 aufweist. Der Anschluss "1" des integrierten Schaltkreises 30 ist der Anschluss für den negativen Pol der Speisespannung der dementsprechend mit dem Aüsgangsanschluss A der Speise-Schaltungsanordnung 10 verbunden ist. Zur Erzeugung einer Bezugsspannung für die beiden Spannungskomparatoren 31 und 32 enthält der IC (MC 1455) ferner einen aus drei gleichen Widerständen R_, R_n, R₀ bestehenden

D / O

Spannungsteiler, der im IC zwischen den Aussenanschluss "1" und den an die Betriebs- oder Speisespannung V_„ anzulegenden Aussenanschluss "8" geschaltet ist. Der erste Spannungs- '

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komparator 31 erhält an seinen einen Eingang von dem Spannungsteiler R_, R„, R_n eine Bezugsspannung von 1/3 V__ angelegt; ο / b LL

der andere Eingang dieses Spannungskomparators 31 ist an den Aussenanschluss "2" und sein Ausgang an den Stelleingang der bistabilen Kippstufe 33 angeschlossen. Bei dem zweiten Spannungskomparator 3 2 ist der eine Eingang für eine Bezugspannung von 2/3 V„„ ab den Spannungsteiler R_ , R„, R₀ , der andere

LL b / ö

Eingang an den Aussenanschluss "6" und der Ausgang an den Rückstelleingang der bistabilen Kippstufe 33 angeschlossen. Der eine Eingang dieses Spannungskomparators 32 liegt zudem an dem Aussenanschluss "5" des ICs, wo ein Entstörungskondensator

C₀ angeschlossen ist. An den Ausgang der bistabilen Kippstufe ο

33 sind der Kollektor des "Rückstell"-Transistors T_, dessen

Basis an den Aussenanschluss "4" des ICs gelegt ist, die Basis des "Entlade"-Transistors T und der Eingang des Ausgangsverstärkers 34 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Aussenanschluss "3" des ICs verbunden ist. Bei den "Entladen-Transistor T_, der- hier ein npn-Transistor ist liegt der Emitter am Anschluss "1" und der Kollektor am Aussenanschluss "7" des ICs.

Die Relaiswicklung 29 mit der ihr parallelgeschaltete: "Freilauf"-Diode D₃ ist mit ihrem einen Anschluss an den Ausgangsanschluss Α. der Speise-Schaltungsanordnung 10 und mit · ihrem anderen Anschluss über den Anschluss "3" des ICs an den Ausgang des Ausgangsverstärkers 34 angeschlossen, so dass ent-

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sprechend einem tiefen oder hohen Pegel der Ausgangsspannung des Ausgangsverstärkers 34 das Relais 2 6 erregt oder entregt ist.

Die Aussenbeschaltung des integrierten Schaltkreises 30, d.h. des ICs MC 1455, besteht aus dem RC-Zeitglied 35, und bei dem Blockschaltbild der Fig. 3 angegebenen Schaltung zum Stellen der Anfangsbedingungen für die bistabile Kippstufe 33. Das aus einem festen Widerstand R , einem verstellbaren

Widerstand R und einem Kondensator C„, die alle in Reihe geschaltet sind, bestehende RC-Glied 3 5 ist widerstandseitig an den Ausgangsanschluss A^ und an den Anschluss "8" des ICs und kondensatorseitig an den Ausgangsanschluss A der Speise-Schaltungsanordnung 10 und an den Anschluss "1" des ICs angeschlossen. Der Verbindungspunkt 36 von Widerstand R₁^ und Kondensator C des RC-Zeitgliedes 3 5 ist an den Anschluss "6" und an den Anschluss "7" des ICs gelegt und ist somit mit dem zweiten Spannung-'Skomparator 32 und dem Kollektor des "Entlade "-Transistors T„ verbunden, so dass bei leitend geschaltetem Transistor T„ der Kondensator C₂ durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T- entladen und bei sperrend geschaltetem Transistor T₂ der Kondensator C über die Widerstände R_ und R^ aufgeladen und seine Ladespannung im zweiten Spannungskomparator 32 mit 2/3 V_cc verglichen wird. Wenn die Ladespannung des Kondensators C₂ den Spannungswert 2/3 V_c_ er reicht, wird durch das Ausgangssignal des zweiten Spannungs-

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komparators 32 die bistabile Kippstufe 33 zurückgestellt und dadurch der "Entlade"-Transistor T- leitend geschaltet und ausserdem wird das Ausgangssignal des Ausgangsverstärkers 3U auf niedrigen Spannungspegel gestellt, so dass das Relais 26 anzieht.

Die Schaltung 28 zum Einstellen der Anfangsbedingungen für die bistabile Kippstufe 33 enthält eine Zener-/ diode D^, deren Zenerspannung dem Spannungswert entspricht, bei welchem der integrierte Schaltkreis 30 voll aktiviert ist, und einen Widerstand R , dem ein Kondensator C parallel geschaltet ist. Die Zenerdiode D. liegt zwischen dem Ausgangsanschluss A_ der Speise-Schaltungsanordnung 10 und dem Anschluss "2" des ICs und stellt somit eine Verbindung. zwischen der Speisespannung V und dem Signaleingang des ersten Spannungskomparators 31 dar, der die angelegte Spannung mit 1/3 V_ vergleicht. Der Widerstand R_n verbindet den Anschluss "2" des ICs mit dem Anschluss A der Speise-Schaltungsanordnung 10, d.h. mit Masse.

Wenn die über Anschluss "2" an den Signaleingang des ersten Spannungskomparators 31 angelegte Spannung kleiner als 1/3 V_cc ist, soll bei vollaktiviertem integrierten Schaltkreis 30 die bistabile Kippstufe 33 gesetzt sein, so dass der "Entlade"-Transistor T für ein Laden des Kondensators Q gesperrt und der Ausgang des Ausgangsverstärkers 34 auf hohen Signalpegel gestellt ist.

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Beim Einschalten der Speise-Schaltungsanordnung steigt die' Speisespannung V_ wegen des Innenwiderstandes von Transformator 11 und Doppelweggleichrichter 12a und der Kapazität des Kondensators C kontinuierlich an. In der Zeit, in welcher die Speisespannung"noch unterhalb der Zenerspannung der Zenerdiode D. liegt, ist der Anschluss "2", d.h. der Signaleingang des ersten Spannungskomparators 31 über den Widerstand R_q an Masse gelegt und damit ist das Laden des Kondensators C_ des RC-Zeitgliedes 35 vorbereitet. Wenn die Speisespannung den Viert der Zenerspannung überschreitet und ca. 3/2 derselben beträgt, d.h. der integrierte Schaltkreis 30 voll aktiviert ist, wird diese anfänglich erzwungene Triggerung gestoppt und der Zeitvorgang durch Setzen der bistabilen Kippstufe 33 gestartet.

In Fig. 5 ist ein Schaltbild für ein ausschaltverzöge: tes Zeitrelais mit einer Speise-Schaltungsanordnung nach Fig. 2 wiedergegeben. Für den Zeitkreis dieses ausschaltverzögerten Zeitrelais ist ebenfalls ein integrierter Schaltkreis 30, und zwar der vorstehend beschriebene IC MC 1455 verwendet. Da bei diesem Zeitrelais die Ausschaltverzögerung wiederum durch die Ladezeit des Zeitglied-Kondensators C_ bestimmt ist, ist die Aussenbeschaltung des integrierten Schaltkreises 30 etwas anders als bei dem einschaltverzögerten Zeitrelais der Fig. U. Die Relaiswicklung 29 ist hier über die Kollektor-Emitterstrecke eines "Schalt"-

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Transistors T_ an die Masseleitung 25 angeschlossen. Die

Basis des ''Schalf-Transistors T_ liegt über einen Widerstand • b ■ .

R₁₀ an Masse und ist durch einen Widerstand R₇ über den An-Schluss "3" des ICs mit dem Ausgang des Ausgangsverstärkers 34 verbunden, so dass die Relaiswicklung 29 erregt ist, wenn der "Schalt"-Transistor T_fi durch einen hohen Signalpegel " des Ausgangsverstärkers 34 leitend geschaltet ist. Der Anschluss ^ft2" des ersten Spannungskomparators 31 ist an einer Triggerschaltung 37 angeschlossen, in welcher er durch einen Widerstand R-. ₈» dem ein Kondensator C„ parallel geschaltet ist, mit dem Ausgangsanschluss A_ der Speise-Schaltungsanordnung 10 und durch die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors T mit Masse verbunden ist. Die Basis des Transistors T,.. liegt ,über einen Widerstand R-. _R an Masse und ist über einen Widerstand R₁₁- und einen Leiter 3 8 an einen Steuerkreis 4 0 angeschlossen, durch den der Transistor T₁-der Triggerschaltung 37 bei geschlossenem Kontakt S leitend geschaltet ist, so dass an den Anschluss "2" des ersten Spannungskomparators 31 eine Signalspannung kleiner 1/3 V^,_ angelegt und dadurch, wie vorstehend bei dem einschaltverzögerten Zeitrelais der Fig. 4 beschrieben., die bistabile Kippstufe 33 gesetzt, der "Entlade"-Transistor T₂ sperrend . geschaltet und der Ausgangsverstärker 34 auf hohen Ausgangssignalpegel gestellt und damit durch den leitend geschalteten "Schalf'-Transistor T_ die Relaiswicklung 29 er-

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regt ist. Die wie bei dem Zeitrelais der Fig.4 aus einem Widerstand R_ und einer Zenerdiode D bestehende Schaltung 28 zum Stellen der Anfangsbedingung beim Zuschalten der Speisespannung ist hier an den Anschluss "U" des ICs angeschlossen, wodurch bei nach dem Einschalten des Zeitrelais ansteigender Speisespannung die Basis des "Rückstell"-Transistors T- über den Widerstand R_ an Masse gelegt und damit der "Entlade"-Transistor T_? vorgetriggert ist bis die Speisespannung die Zenerspannung der Diode D₁^ überschreitet. Bei dem zweiten Spannungskomparator 32 des integrierten Schaltkreises 30 ist die Bezugsspannung nicht wie bei dem Zeitrelais der Fig.U fest auf 2/3 V eingestellt, sondern durch ein dem Spannungsteiler R , R , R parallel geschaltetes

O / O

Potentiometer R·,,,» dessen Abgriff über den Anschluss "5" des ICs mit dem Bezugsspannungseingang des zweiten Spannungskomparators und durch einen Schutzkondensator C_ mit Masse verbunden ist, variabel gemacht. Der Signalspannungseingang des zweiten Spannungskomparators 32 ist über den Anschluss ^i:6" des ICs mit dem Verbindungspunkt 36 zwischen den Widerständen R , R , R und dem Kondensator C₀ des Zeitgliedes 35 verbunden. Dieser Verbindungspunkt 36 des Zeitgliedes 3 5 ist ferner auch an den Anschluss "7" des ICs. d.h. an den Kollektor des "Entlade"-Transistors T- angeschlossen und zudem über die Kollektor-Emitterstrecke eines zweiten "Entlade"-Transistors T₁^ mit Masse verbunden, so dass sich der Zeitglied-Kondensator

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C_ nur aufladen kann, wenn die beiden "Entlade"-Transistoren T₂ und T gleichzeitig sperrend sind. Zur Steuerung ist die Basis des zweiten "Entlade"-Transistors T_u über einen Widerstand R₃₂ mit dein Ausgangsleiter 38 des Steue^rkreises 40 verbunden. Als Steuerkreis HO ist hier eine dem Glättungsmittel 21, d.h. dem Glättungskondensator C, des zweiten Speisekreises 17 parallel geschaltete Reihenschaltung aus einem Steuerkontakt S, einem Widerstand R,_ und einem Kondensator C₁^ verwendet, wobei der Ausgangsleiter 3 8 an den Verbindungspunkt 39 zwischen Widerstand R und Kondensator C angeschlossen ist.

Bei eingeschalteter Betriebsspannung und geschlossenem Steuerkontakt S sind der Glättungskondensator C, und der Steuerkreiskondensator C. aufgeladen, und der zweite ^ftEntlade"-Transistor T sowie der Trigger-Transistor T₅ der Triggerschaltung 37 leitend gesteuert.Der erste "Entlade"-Transistor T_? ist, wie erwähnt, sperrend geschaltet und die Relaiswicklung 29 erregt. Der Zeitglied-Kondensator C₂ ist hierbei durch den leitend geschalteten zweiten "Entlade"-Transistor T entladen. Beim Oeffnen des Steuerkontaktes S der zweite ⁿEntlade"-Transistor T. sowie der Trigger-Transistor T₅ sperrend. Das Sperren des Trigger-Transistors T₄ ändert den Schaltzustand der bistabilen Kippstufe 33 nicht, so dass der erste "Entlade"-Transistor T₂ weiterhin sperrend und die Relaiswicklung 29 über den leitenden "Schalt"-

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Transistor T_ erregt bleiben. Zufolge des mit dem Oeffnen

des Steuerkontaktes S nun sperrend geschalteten zweiten "Entlade'l-Transistors T₁^ beginnt das Aufladen des Zeitgliedr·Kondensators C«. Sobald die Ladespannung den mit dem Potentiometer R_1u eingestellten Bezugsspannungswert erreicht, wird durch das Ausgangssignal des zweiten Spannungskomparators 32 die bistabile Kippstufe 33 zurückgestellt und damit werden der erste "Entlade"-Transistor T₂ leitend geschaltet und gleichzeitig der Ausgangsverstärker 34 auf tiefem Ausgangssignalpegel gesetzt, so dass .der Zeitglied-Kondensator C_r entladen wird und der "Schalf'-Transistor T_ i. b

sperrt, wodurch die Relaiswicklung 29 entregt wird.

Für» Zeitrelais, ei'nschaltverzögerte und ausschaltverzögerte Relais, kcjnnen bei gleichem Aufbau der Speise-Schaltungsanordnung 10 auch andere bekannte Zeitkreise verwendet werden, wobei in jedem Falle wegen des speziellen Aufbaus der vorstehend beschriebenen Speise-Schaltungsanordnung die eingangs genannten Vorteile, gute Anzugseigenschaften, hohe Zeitgenauigkeit und kurze VJiderbereitschaftszext, beibehalten werden. Die gleiche Speise-Schaltungsanordnung 10 kann auch in anderen elektrischen Geräten der eingangs genannten Art mit Vorteil verwendet werden.

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Claims

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ίο

Patentansprüche :

Schaltungsanordnung in einem elektrischen Gerät, welches dne mit einer Speise-Gleichspannung minderer Güte speisbare Last und mit einer Speise-Gleichspannung hoher Güte zu speisende elektronische Baueinheiten enthält, insbesondere in einem Zeitrelais, zur Versorgung des Geräts mit Energie aus dem Wechselstromnetz mittels eines an das Wechselstromnetz anschließbaren Transformators oder Spannungsteilers und einer ihm nachgeschalteten Gleichrichterbaugruppe, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (15; 15a> 15b) der dem Transformator (11) nachgeschalteten Gleichrichterbaugruppe (12, 12a) ein erster Speisezweig (16, An, A) und über eine Bückstromsperre (20) ein ein Glättungsmittel (21) und einen Spannungsstabilisator (21) enthaltender zweiter Speisezweig (17, Ao, A) angeschlossen sind und daß die mit einer Speise-Gleichspannung (I^ U^) minderer Güte speisbare Last (26, 92) an den ersten Speisezweig (16, A-^, S) und die mit einer Speise-Gleichspannung höherer Güte (Üao) ^zu speisenden elektronischen Baueinheiten (27, 28, 30, 35, 37) an den zweiten Speisezweig (17, ^, A_Q) angeschlossen sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Spannungspegel im ersten Speisezweig (16, A-J^, A_Q) mittels eines Spannungsbegrenzers (18) niedriger als die Amplitude der von der Gleichrichterbaugruppe (12; 12a) abgegebenen gleichgerichteten Spannung (uV,) gehalten ist.
3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2,

in einem Zeitrelais, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung i (29) ein Relais (26) an den ersten Speisezweig (16, A₁; A ) '

j und ein eine bistabile Kippstufe (33) enthaltender Zeitkreis

^; —2—

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- sail

(27) zusammen mit einer Schaltung (28) zur Festlegung der Anfangsbedingungen für die MstaMle Kippstufe an den zweiten . Speisezweig (17, A₂; A_Q) angeschlossen sind.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitkreis (27) einen integrierten Schaltkreis (30) mit der bistabilen Kippstufe (33), einem ersten Spannungskomparator (3D zum Stellen der bistabilen Kippstufe und einem zweiten Spannungskomparator (32) zum Rückstellen der bistabilen Kippstufe (33), einem Spannungsteiler (Rg, Ry, Ro) zur Erzeugung der Bezugsspannungen für den ersten und den zweiten Spannungskomparator (31 und 32), sowie einem durch das Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe (33) gesteuerten Ausgangsverstärker (34) und einem durch das Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe gesteuerten "Entlade^w-Transistor (T₂) enthält und in dem Zeitkreis (27) ein aus einer Reihenschaltung von Widerständen (R*, R*; Rc) und eines Kondensators (C₂) bestehendes Zeitglied (35) vorhanden ist, wobei das Zeitglied (35) und der Spannungsteiler (Rg, Ry,Rg) des integrierten Schaltkreises (30) an den zweiten Speisezweig ^! (16, A₂; A_Q) angeschlossen sind, dem Zeitglied-Kondensator (C₂) die Kollektor-Emitterstrecke des "Entlade^H-Transistors (T₂) parallelgeschaltet und der Verbindungspunkt (36) zwischeh den Zeitglied-Widerständen (R,, R,; R^) und dem Zeitglied-Kon- : densator (C₂) mit dem Signaleingang des zweiten Spannungskomparators (32) verbunden und durch das Ausgangssignal des Aus- ; ; gangsverstärkers (34) das an den ersten Speisezweig (16, A]_; ^l j A_Q) angeschlossene Relais (26) angesteuert ist, so daß die ! Schaltverzögerungszeit des Relais durch die Ladezeit des Zeit- ! glied-Kondensators (C₂) vom Sperren des ^wEntlade"-Transistors (T₂) bis zur Aufladung des Zeitglied-Kondensators (C₂) auf den am zweiten Spannungskomparator anliegenden Bezugsspannungsf wert bestimmt ist.

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5« Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 nnd 4 in einem einschaltverzögerten Zeitrelais, dadurch gekennzeichnet, daß die an den zweiten Speisezweig (17, A2» A) angeschlossene Schaltung (28) zur Festlegung der Anfangsbedingungen einen Widerstand (Rn), durch den der Signaleingang des ersten Spannungskomparators (3D mit Masse ver- ■ bunden ist, und eine Zenerdiode (DJ enthält, über welche ^! an den Signaleingang des ersten Spannungskomparators (3D \ die Speisespannung angelegt ist, so daß die nach den Einschalten durch die Masseverbindung gegebene anfängliche Triggerung des ersten Spannungskomparators (3D bei dem die Zenerspannung übersehreitenden Anstieg der Speisespannung (¥«g) aufgehoben wird und die bistabile Kippstufe (33) durch das Ausgangssignal des ersten Spannungskomparators (31) in eine Schaltstellung gestellt ist, in welcher der "Entlade"-Transistor (To) für ein Laden des Zeitglied-Kondensators (C2) sperrend /scrSXtet und der Ausgangsverstärker (34) auf einen das Relais (26) entregenden hohen Ausgangssignalpegel gesteuert ist.
6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, ■ in einem ausschaltverzögerten Zeitrelais, dadurch gekennzeich-^; net, daß an den ersten Speisezweig (16, A^, A_Q) die Relaiswicklung (29) und die in Reihe mit ihr geschaltete Kollektor- ; Emitterstrecke eines durch das Ausgangssignal des Ausgangs- j Verstärkers (34) gesteuerten "Schalf'-Transistors (Tg) und an den zweiten Speisezweig (17, Ao, A) zusätzlich zur Schaltung (28) zur Festlegung der Anfangsbedingungen eine Triggerschaltmjig (37) zum Triggern des ersten Spannungskomparators (3D durch Anlegen einer Trigger-Signalspannung angeschlossen sind, und daß dem Zeitglied-Kondensator ^) die Kollektor-Emitterstreck^ eines zweiten "Entlade"-Transistörs (T^) parallelgeschaltet

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und für die Triggerschaltung (37) und den zweiten "Entlade"- j Transistor (TJ ein Steuerkreis (40) mit einem extern betätig- j ten Steuerkontakt (S) vorhanden ist, derart, daß bei geschlos- ! senem Steuerkontakt (S) der zweite "Entlade"-Transistor (TJ ! für ein Entladen des Zeitglied-Kondensators (Co) leitend ge- ".' schaltet und über den ersten Spannungskomparator (31) der ; erste "Entlade"-Transistor ^) sperrend und der "Schalt"-Transistor (Tr) zum Erregen des Relais leitend geschaltet sind und beim Öffnen des Steuerkontaktes (S) der zweite "Entlade"-Transi'stor (Tj für ein Laden des Zeitglied-Kondensators (Co) sper-^; rend geschaltet wird.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an den zweiten Speisezweig (17, Ap, A) angeschlossene Schaltung (28) zur Festlegung der Anfangsbedingungen aus einem Widerstand (R_Q) und einer in Reihe mit diesem geschalteten Zenerdiode (DJ besteht, wobei die Basis eines in dem integrierten Schaltkreis (30) vorhandenen und mit seiner Kollektor-Emitterstrecke an den Basiskreis des ersten "Entlade"-Transistors (T2) angeschlossenen Transistors (T*) über den Wider-*

' stand (Rq) mit Masse verbunden und über die Zenerdiode (DJ an die Speisespannung (Vqq) gelegt ist. ^:
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an den zweiten Speisezweig (17, Ao, A.) ange-

C. O !

; schlossene Triggerschaltung (37) für den ersten Spannungskompa- , : rator (3D einen Transistor (T_R) und einen mit dessen Kollektor-^ Emitterstrecke in Reihe geschalteten Wideratand (R-] g) enthält, ! wobei der Signaleingang des ersten Spannungskomparators (31) durch die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors (Tp-) mit '. Masse verbunden und über den Widerstand (R-jg) an die Speise-' spannung (Vqq) gelegt ist.

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9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 6,8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (40) für die Triggerschaltung (37) und den zweiten "Entlade"-Transistor (TJ aus einer dem Glättungsmittel (21) im zweiten Speisezweig (17, Ao, A) parallelgeschalteten "Reihenschaltung des Steuerkontaktes (S), eines Widerstandes (R-jq) und eines Kondensators (C*) besteht und die Basis des zweiten "Entlade"-Transistors (T^) sowie die Basis des Triggerschaltungs-Transistors (Tc) über je einen Widerstand (Rio bzw. R-ic) an den Verbindungspunkt (39) von Steuerkreiskondensator (C/) und Steuerkreis-Widerstand (R-jq) angeschlossen sind.

10* Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Speisezweig (17, A^₉ A) als Rückstromsperre (20) eine Diode (D-i), als Glättungsmittel (21) einen Kondensator (C-|) und als Spannungsstabilisator (23) einen Widerstand (R^) und eine Zenerdiode (D2) enthält und in den ersten Speisezweig (16, At, A) als Spannungsbegrenzer (18) ein Transistor (T^) geschaltet ist, an dessen Basis über einen Widerstand (Ro) die stabilisierte Spannung des zweiten Speisezweiges (17, A2» A_Q) angelegt ist.

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