DE2639996A1

DE2639996A1 - Anordnung zum schalten mehrerer verbraucher von einer zentralen stelle

Info

Publication number: DE2639996A1
Application number: DE19762639996
Authority: DE
Inventors: Robert Zapp
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1976-09-04
Filing date: 1976-09-04
Publication date: 1978-03-09

Description

Anordnung zum Schalten mehrerer Verbraucher von einer
zentralen Stelle Die-Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schalten mehrerer Verbraucher von einer zentralen Stelle aus über mehrere Steuerleitungen, wobei jedem Verbraucher ein Lastschaltglied, z.B.
Relais, Thyristor oder dergleichen, und ein Schalter zugeordnet ist.
Sollen von einer zentralen Stelle mehrere verschiedene fest installierte Verbraucher geschaltet werden, ist es üblich, zu zudem Verbraucher eine Steuerleitung zu führen, über die dann der Verbraucher direkt oder über ein Relais (Lastschaltglied) geschaltet wird. Je nach Anzahl der Verbraucher sind mehr oder weniger viele Steuerleitungen erforderliche, die immer wieder von der zentralen Stelle zum Verbraucher geführt werden müssen.
i Diese Schaltung hat außer dem Aufwand an Leitungen noch einen weiteren Nachteil: Die Schalter sind meist fest installiert oder in einem Steuerpult zusammengefaEt. Soll ein solches Steuerpult beweglich sein, sind entweder sehr lange vieladrige Steuerleitungen oder Mehrfachsteckverbinder erforderlich, die ihrerseits wieder einen großen verdrahtungstechnischen Aufwand darstellen. Andererseits sind Schaltungen bekannt (vergl. Aufsatz D. Homburg Multiplexsystem als Kabelbaumersatz im Kraftfahrzeug", Internationale Elektronische Rundschau 12-1975, S. 277 u. 278), die mit großem technischen Aufwand (Mikroprozessor, Speicher) eine Verringerung der Anzahl der Steuerleitungen ermöglichen.
Solche Systeme sind jedoch so umfangreich, daß Ihnen ein Einsatz z.Z. nur irnReaktorbau und bei großen Maschinensteuerungen vorbehalten bleibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltsystem zu schaffen, das mit nur arei Steuerleitungen möglichst viele Verbraucher schalten kann und bei dem der Aufwand an elektronischen Bauteilen so gering wie möglich ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unter Anwendung von nur zwei Steuerleitungen zwischen der zentralen Stelle und einem Lastschaltglied sowie zwischen diesem Lastschaltglied und den nach Art einer Reihe nachfolgenden Lastschaltgliedern jedem Schalter eine elektronische Schaltungseinheit sowie jedem Lastschaltglied eine elektronische Steuereinheit zugeordnet ist, die die von einer Taktgeneratoreinheit erzeugten Impulse von einer Schaltungseinheit zur nächstfolgenden Schaltungseinheit weiterleiten, wobei bei einem geschlossenen Schalter zu dem Zeitpunkt,. bei dem der Taktimpuls am Eingang einer Schaltungseinheit sowie am Eingang der zugeordneten Steuereinheit ansteht, am Ausgang dieser beiden Einheiten jedoch nicht ansteht, ein Impuls auf die zweite Steuerleitung gelangt, der mittels der Steuereinheit das entsprechende Lastschaltglied betätigt, und daß nach einem Durchlauf durch alle Schaltungseinheiten ein Impuls zur Taktgenerator-Einheit zurückgeleitet wird, der diesen Taktimpuls unterdrückt und einen Impuls von anderer Spannungshöhe für die Dauer des unterdrückten Taktimpulses auf die zweite Steuerleitung zur Rücksetzung in den Ausgangszustand aller Schaltungseinheiten sowie aller Steuereinheiten gegeben wird.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung geht aus den Un-teransprüchen der Patentansprüche hervor.
Die erfindungsgemäße Einrichtung is-t in einem Ausführungsbei spiel in mehreren Schaltungsbildern in der Zeichnung dargestellt Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung Fig. 2 zeigt die Schaltung der Taktgenerator-Einheit in einer Schalt skizze Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Schaltungsaufbaus einer Schaltungseinheit anhand einer Schaltskizze Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines Schaltungsaufbaus einer einheit anhand einer Schaltskizze, und Steuer' Fig. 5 zeigt ein Impulsdiagramm für vier Einheiten.
Anhand des in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbildes wird die Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung wie folgt erläutert: Von einer Taktgeneratoreinheit 1 gelangt über die erste Steuertaktleitung 2 der 1. Impuls gleichzeitig an den Eingang A der Schaltungseinheit 3 und an den Eingang Al der Steuereinheit 3'.
Die Ausgänge B und B' sind für diesen Impuls gesperrt. Ist während des 1. Impulses der Schalter 51 geschlossen, gelangt ein Impuls auf die zweite Steuerleitung 7 und schaltet über den Eingang All die Steuereinheit 3', die ihrerseits das Lastschaltglied R1 schaltet.
Diese Funktion kann nach der Schreibweise der Bool'schen Algebra folgendermaßen dargestellt werden: R1 = Al . A " . .
Für den 2. Taktimpuls sind die Strecken A - B sowie A' -durchgeschaltet, so daß dieser Taktimpuls an die Eingänge B und B' gelangt. Der 3. Taktimpuls gelangt an die Eingänge C und C', der 4. an D und D' usw.. Die Impulsgabe auf die zweite Steuerleitung 7 kann aber immer nur erfolgen, wenn am Eingang der Schaltungseinheit ein Impuls ansteht, am Ausgang der gleichen Schaltungseinheit jedoch kein Impuls ansteht und der entsprechende Schalter S geschlossen ist.
Da alle Schaltungseinheiten sowie auch die Steuereinheiten synchron von den Taktimpulsen 1....n durchlaufen werden, ist eine Zuordnung der Schalter zu den Verbrauchern gegeben.
Nach Durchlauf des Impulses n durch die Schaltungseinheit N wird der Taktimpuls unterdrücki. Ein Löschimpuls auf der zwei ten Steuerleitung 7 sperrt dann alle Ausgänge B,C,D,E,n sowie B',C',D',E'. Der nächste Taktimpuls ist wieder Impuls Nr. 1.
Die in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigten Schaltbilder enthalten einen bekannten integrierten Schaltkreis, der drei UND-Glieder mit jeweils mehreren Eingängen sowie jeweils einem negierten Eingang beinhaltet. Grundsätzlich sind aber auch Aufbauten mit anderen Schaltkreisen möglich.
Die Schaltung der Taktgenerator-Einheit ergibt sich aus Fig. 2: Die Taktfrequenz des Oszillators 8 hängt vom Kondensator 45 ab.
Das. Impuls-Pausen-Verhältnis beträgt ca. 1:3.
Der Taktimpuls gelangt über den Widerstand 16 auf die Steuerleitung 2 und von dort gleichzeitig an den Eingang A der Schaltungseinheit 3 sowie den Eingang A' der Steuereinheit 3'. Nach Durchlauf des n-ten Impulses durch die Einheiten N bzw. N' gelangt der Ausgangsimpuls der Schaltungseinheit über die Diode 11 an den Eingang a von WID-Glied 10 der elektronischen Schaltungsanordnung 9, so daß die Speicherschaltung von UND-Glied 10 gesetzt wird und die Transistoren 14 und 18 durchgeschaltet werden. Der Taktimpuls auf die erste Steuerleitung 2 wird durch Transistor 14 über Diode 15 nach Masse gezogen und somit für alle Einheiten unterdrückt. Der gleichzeitig durchgeschaltete Transistor 18 gibt einen ca. 8V über der Z-Spannung der Z-Dioden 26 und 36 liegenden Löschimpuls auf die zweite Steuerleitung 7.
Nach Abfall der Spannung am Ausgang b des Oszillators 8 ist die Speicherschaltung von WiD-Glied 10 gelöscht und die Transistoren 14 und 18 sperren. Der nachste Taktimpuls gelangt als Impuls Nr. 1 auf die erste Steuerleitung 2.
Den Aufbau einer Schaltungseinheit zeigt Fig. 3: Pro Verbraucher ist eine Schaltungseinheit erforderlich. Über die erste Steuerleitung 2 gelangt der Taktimpuls an den Eingang A und setzt die Speicherschaltung von UND-Glied 19, dessen Ausgang c über ein R-C-Glied 22 und 23 zeitverzögert über Widerstand 24 positIves Potential an den Eingang d von W B-Glied 25 legt. Die Zeitverzögerung ist so bemessen, daß für die Zeit des 1 an A anstehenden Taktimpulses die Schaltschwelle von UND-Glied 25 nicht erreicht werden kann und somit der Ausgang B nicht geschaltet wird.
Der Taktimpuls gelangt aber auch an den Eingang e viton UND-Glied 1 27, dessen negierter Eingang f mit B verbunden ist. Bei geschlossenem Schalter S1 ist dann die Schaltbedingung für UND-Glied 27 gegeben: Ausgang g = A . S1 . B über die Diode 28 wird dieser Ausgangsimpuls auf die zweite Steuerleitung 7 gegeben.
Der folgende Taktimpuls wird von UND-Glied 25 weitergeleitet, da nun beide Eingänge d und h positiv sind. Dieser Impuls erscheint somit am Eingang der nachfolgenden Schaltungseinheit 4, jedoch nicht an deren Ausgang C.
Sind alle Schaltungseinheiten durchlaufen, läßt ein Löschimpuls der ca. 8V größer ist als die Z-Spannung der Z-Diode 26, alle Speicherschaltungen abfallen, so daß bei allen Schaltungseinheiten die Ausgänge von UND-Glied 25 gesperrt werden.
Aus Fig. 4 ist die Schaltung einer Steuereinheit, z.B. 3' zu ersehen: Für jeden zu schaltenden Verbraucher ist eine Steuereinheit erforderlich. über die erste Steuerleitung 2 gelangt der Taktimpuls an den Eingang A' und setzt die Speicherschaltung von UND-Glied 29, dessen Ausgang i über ein R-C-Glied 32 und 33 zeitverzögernd über Widerstand 34 positives Potential an den Eingang einfang K von UND-Glied 35 legt. Die Zeitverzögerung ist so bemessen, daß für die Zeit des an A' anstehenden Taktimpulses die Schaltschwelle von UND-Glied 35 nicht erreicht werden kann und somit der Ausgang B' nicht geschaltet wird.
Der Taktimpuls gelangt aber auch an den Eingang 1 von UND-Glied 37, dessen negierter Eingang m mit B' verbunden ist.
über die Diode 38 werden die Impulse auf der zweiten Steuerleitung 7 zum Zeitpurilt (A' . B') ausgelesen. Diese Impulse gelangen an den Eingang n von UND-Glied 37. Steht nun der Taktimpuls an A' und somit an Eingang 1 von UND-Glied 37, jedoch kein Impuls an B' bzw. dem negierten Eingang m von UND-Glied 37 an, ist die Schaltbedingung für dieses UND-Glied bei geschlossenem Schalter 44 erfüllt. Es erscheint am Ausgang o von UND-Glied 37 ein Impuls von der Länge des Taktimpulses. Dieser Impuls erscheint solange einmal pro Durchlauf, wie der Schalter S1 der entsprechenden Schaltungseinheit geschlossen ist. Mit diesen Impulsen wird der Kondensator 40 über die Diode 39 geladen, der seine Energie zum Durchsteuern des Transistors 42 über Widerstand 41 in der Zeit zwischen den Impulsen abgibt.
Der Transistor 42 schaltet seinerseits das Lastschaltglied R1.
Mit Schalter 44 kann das Einschalten des Lastschaltgliedes R1 verhindert oder das eingeschaltete Lastschaltglied ausgeschaltet werden, weil bei geöffnetem Schalter 44 die Schaltbedingung für UND-Glied 37 nicht erreicht werden kann. Mit Schalter 43 kann unabhängig von Schalter S1 der Schaltungseinheit 3 das Lastschaltglied R1 eingeschaltet werden.
Aus dem Impulsdiagramm (Fig. 5) sind die Impulsfolgen für vier Einheiten in nachstehender Reihenfolge ersichtlich: Reihe 45: Ausgang des Oszillators 8 Reihe 46: Eingänge A bzw. A' Reihe 47: Eingänge B bzw. B' Reihe 48: Eingänge C bzw. C' Reihe 49: Eingänge D bzw. D! Reihe 50: Ausgang der letzten Schaltungseinheit Reihe 51: Steuerleitung 7 (alle Schalter S1 bis S4 geöffnet) Reihe 52: Steuerleitung 7 (Schalter S2 geschlossen) Reihe 53: Steuerleitung 7 (alle Schalter S1 bis S4 geschlosseX Reihe 54: Ausgang o von UND-Glied 37 der zweiten Steuereinheit Reihe 55: Spannungsverlauf an der Basis des Transistors 42 der zweiten Steuereinneit.
Mit Hilfe dieser Schaltungsanordnung können auf einfache Weise eine Vielzahl von Verbrauchern von einer zentralen Stelle aus über nur zwei Steuerleitungen beliebig ein- und ausgeschaltet werden. Dieses ist besonders dann vorteilhaft, wenn die zentrale Stelle als Steuerpult beweglich angeordnet werden soll. Leerseite

Claims

Patentansprüche 1.Anordnung zum Schalten mehrerer Verbraucher von einer zentralen Stelle aus über mehrere Steuerleitungen, wobei jedem Verbraucher ein Last.schaltglied, z.B-. Relais, Thyristor oder dergleichen, und ein-Schalter zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß unter Anwendung von nur zwei Steuerleitungen (2 und 7) zwischen der zentralen Stelle (I) und einem Lastschaltglied (z.B. R-l) sowie zwischen diesem Lastschaltglied (z.B. Ri) und den nach--Art einer Reihe nachfolgenden Lastschaltgliedern (z.B. R2 bis RN) jedem Schalter (S1 bis SN) eine elektronische Schaltungseinheit (3 bis N) sowie jedem Lastschaltglied (R1 bis RN) eine elektronische Steuereinheit (3' bis N') zugeordnet ist, die die von einer Taktgeneratoreinheit (1) erzeug-ten Impulse von einer Schaltungseinheit (z.B. 3) zur nächstfolgenden Schaltungseinheit (z.B. 4) und gleichzeitig von einer Steuereinheit (z.B. 3') zur nächstfolgenden Steuereinheit (z.3. 4') weiterleiten, wobei bei einem geschlossenen Schalter (z.B. S1) zu dem Zeitpunkt, bei dem der Taktimpuls am Eingang (z.B. A) einer Schaltungseinheit (z.B. 3) sowie am Eingang (z.B. A') der zugeordneten Steuereinheit (z.3. 3') ansteht, am Ausgang (z.B. B bzw. B') dieser beiden Einheiten (z.B. 3 bzw. 3') jedoch nicht ansteht, ein Impuls auf die zweite Steuerleitung (7) gelangt, der mittels der Steuereinheit (z.B. 3') das entsprechende Lastschaltglied (z.B. R1) betätigt, und daß nach einem Durchlauf durch alle Schaltungseinheiten (3 bis N) ein Impuls zur Taktgenerator-Einheit (1) zurückgeleitet wird, der diesen Taktimpuls unterdrückt und einen Impuls von anderen Spannungshöhe für die Dauer des unterdrückten Taktimpulses auf die zweite Steuerleitung (7) zur Rücksetzung in den Ausgangszustand aller Schaltungseinheiten (3 bis 2T) sowie aller Steuereinheiten (3' bis N') gegeben wird (Fig. 1).
2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktgeneratoreinheit (1) aus einem Oszillator (8) und einer elektronischen Schaltungsanordnung (9) zur Unterdrückung des Taktimpulses auf die erste Steuerleitung (2) und zur Erzeugung eines Löschimpulses auf die zweite Steuerleitung (7) besteht (Fig. 2).
3) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltungsanordnúng (9) aus einem UND-Glied i(10) besteht, das mit Hilfe der Dioden (11 und 12) zu einem Speicher geschaltet ist, dessen Ausgang über einen Widerstand (13) einen ersten Transistor (14) ansteuert, der das Potential der ersten Steuerleitung (2) über eine Diode (15) nach Nasse zieht, so daß die Spannung des Taktimpulsesw an einem zwischen dem Oszillator £8) ) und der ersten Steuerleitung (2) liegenden Widerstand (16) abfällt und daß über einen in der Basisleitung eines zweiten Transistors (18) liegenden Widerstand (17) für diese Zeit der zweite Transistor (18) durchgesteuert wfird und eine Spannung von anderer Höhe wie die normale Impulsspannung auf die zweite Steuerleitung (7) gegeben wird (Fig. 2).
4) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinheit (z.B. 3) aus einer aus einem UTS-Glied (19) und zwei Dioden (20 und 21) bestehenden Speicherschaltung sowie aus einer aus einem Widerstand (22) und einem Kondensator (23) bestehenden Zeitverzögerung gebildet ist, so daß nur der erste am Eingang (z.B. A) anstehende Impuls mittels eines zweiten UT-Gliedes (25) vom Ausgang (z.B. B) durch die Zeitverzögerung ferngehalten wird und daß eine Diode (26) zur Löschung des Speicherzustandes der Speicherschaltung.mit ihrer Anode am negierten Eingang des TD-Gliedes (19) und mit ihrer Katode an der zweiten Steuerleitung (7) liegt und daß bei geschlossenem Schalter (z.B. S1) mittels eines dritten UTS-Gliedes (27) nur während des ersten am Eingang (z.B. A) anstehenden Impulses dieser über eine Entkopplungsdiode (28) auf die zweite Steuerleitung (7) gegeben wird (Fig. 3).
5) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (z.B. 3') aus einer aus einem UND-Glied (29) und zwei Dioden (30 und 31) bestehenden Speicherschaltung sowie aus einer aus einem Widerstand (32) und einem Xondensator (33) bestehenden Zeitverzögerung gebildet ist, so daß; nur der erste am Eingang (z.B. A') anstehende Impuls mittels eines zweiten UR4D-Oliedes (35) vom Ausgang (z.B. B') durch die Zeitverzögerung ferngehalten wird und daß eine Z-Diode (36) zur Löschung des Speicherzustandes der Speicherschaltung mit ihrer Anode am negierten Eingang des UND-Gliedes (29) und mit ihrer Katode an der zweiten Steuerleitung (7) liegt und daß mittels eines dritten UND-Gliedes (37) über eine Entkoppeldiode (38) ein gegebenfalls auf der zweiten Steuerleitung (7) vorhandener Impuls nur während des ersten am Eingang (z.B. t') anstehenden Impulses dieser über eine weitere Diode (39) einen Kondensator (40) lädt, der seine Energie in der Zeit zwischen den Impulsen über einen Widerstand (41) zur Durchsteuerung eines Transistors (42) abgibt, der seinerseits das Lastschaltglied (z.B. Ri) schaltet (Fig. 4).
6) Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines zwischen dem Pluspol und dem Verzweigungspurkt von Diode (39), Kondensator (40) und Widerstand (41) &ngeordneten Schalters (43) das Lastschaltglied (z.B. R1) ebenfalls einschaltbar ist.
7) Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem zwischen dem Pluspol und einem Eingang des dritten UND-Gliedes (37) liegenden geschlossenen Schalter (44) nach dessen Öffnen das Einschalten des Lastschaltgliedes (z.B.R1) von der zentralen Stelle (I) verhinderbar ist.