DE2744889C3 - Einrichtung zum Ein- und Ausschalten eines elektrischen Stromkreises in Abhängigkeit von der Höhe eines Eingangssignales - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Ein- und Ausschalten eines elektrischen Stromkreises gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-PS 8 45 542 bekannt Als Programmträger dient in der bekannten Einrichtung eine Kurvenscheibe in Form einer exzentrisch gelagerten Kreisscheibe sowie mehrere konzentrisch zu der Drehachse der Kurvenscheibe angeordnete Schaltkontakte, die von der Kurvenscheibe betätigt werden. Durch Reihenparallelschaltung zusätzlicher Kontakte zu diesen Schaltkontakten lassen sich in Abhängigkeit von dem als Eingang, signal der Einrichtung dienenden Drehwinkel der Kurvenscheibe einstellbare Programme vorgeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der während des Programmablaufs keine mechanische Bewegung des Programmträgers erfolgt und bei der eine genaue Einstellung des gewünschten Programms auf einfache Weise, z. B. durch Einstellung von Potentiometern, möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Einrichtung nach dem Patentanspruch 1 sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzelheiten und Vorteilen anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen nähererläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Einrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Einrichtung nach Fig-1,

Fig,3 das Prinzipschaltbild der Einrichtung nach Fig. 1 und

F ι g. 4 das Blockschaltbild einer weiteren Einrichtung gemäß der Erfindung,

Gleiche Bauelemente bzw. gleiche Baugruppen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Einrichtung

27 44 8S9

gemäß der Erfindung. Der Klemme 1 dieser Einrichtung ist als Eingangssignal die Spannung U_e zugeführt In einer Überlagerungsschaltung 2 wird der Spannung U_e eine erste einstellbare Spannung Usei überlagert. Ein Oszillator 3, dessen Ausgangssignal ebenfalls der Überlagerungsschaltung 2 zugeführt ist, steuert den Überlagerungsvorgang. Die Frequenz des Oszillators 3 und damit auch die Überlagerungsfrequenz ist höher als die höchste Frequenz der der Klemme 1 zugeführten Spannung U_c gewählt Das Ausgangssignal der Über-Iagerungsschaltung 2 ist die Spannung U\. Der Zusammenhang zwischen der Spannung U_c und der Spannung Ui ist in dem oberen Teil der F i g. 2 dargestellt Die Spannung Ui ist eine rechteckförmige Wechselspannung, deren Frequenz durch den Oszillator 3 vorgegeben ist und deren Amplitude abwechselnd die Werte Ui = U_c und Ui = U_e- Usei annimmt Weist die Spannung U_e zum Beispiel den Wert Us ι auf, so nimmt die Spannung Ui abwechselnd die Werte Ui = Us ι und Ui = ΖΛ ι - Use ι an. Wie die F i g. 1 weiter zeigt, ist die Ausgangsspannung Lh der Über!agenjng«rhaltung 2 jeweils dem einen Eingang von drei Kompara' >ren 4 bis 6 zugeführt Dem jeweils anderen Eingang der Komparatoren 4 bis 6 sind einstellbare Spannungen Usx. Ua₂ und Usi zugeführt Ist die größere Amplitude der rechteckförmigen Wechselspannung U₁ kleiner als die Spannung U_si. so ist das Ausgangssigna! des Komparators 4 eine erste Gleichspannung, die im folgenden mit - Uk bezeichnet ist Ist die kleinere Amplitude der rechteckförmigen Wechselspannung U\ größer als die Spannung Usi, so ist das Ausgangssignal des Komparators 4 ebenfalls eine Gleichspannung, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen, die im folgenden mit + Uk bezeichnet ist Ist jedoch die kleinere Amplitude der rechteckförmigen Wechselspannung Ui kleiner als die Spannung Us ι und die größere Amplitude der rechteckförmigen Wechselspannung Ui größer als die Spannung Usi, so steht am Ausgang des Komparators 4 eine rechteckförmige Wechselspannung an, deren Fr quenz gleich der Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators 3 ist Die eine Amplitude dieser Wechselspannung ist gleich der Höhe der Spannung + Uk und die andere Amplitude dieser Wechselspannung ist gleich der Höhe der Spannung - Uk- Die Ausgangsspannung des Komparators 4 ist einem « Hochpaß 7 zugeführt, der einen Gle»:hspannungsanteil der Ausgangsspannung des Komparators 4 unterdrückt und den Wechselspannungsanteii einer nachgeschalteten Gleichrichterschaltung 8 zuführt. In entsprechender Weise sind dem Kompar<i*.or 5 ein Hochpaß 9 und eine Gleichrichterschaltung 10 nachgeschaltet und dem Komparalc- 6 ein Hochpa3 11 und eine Gleichrichterschaltung 12. Die Ausgangsspannungen der Gleichrichterschaltungen 8,10 und 12 sind einer ODER-Schaltung 13 zugeführt, der ein Glättungsglied 14 nachgeschaltet ist. Die Hochpässe 7, 9 und 11. die Gleichrichterschaltungen 8,10 und 12. die ODER-Schaltung 13 und das Glättungsglied 14 bilden eine Auswahlschaltung 15, die während des Vorhandenseins eines Wechselspannungsanteils in der Ausgangsspannung mindestens eines der Komparatoren 4,5 oder 6 ein Schältsignal S abgibt. Die Ausgangsspannung des Olättungsgliedes 14 dient als Schaltsignal Sund ist einer Schalteinrichtung 16 mit potentialfreien Anschlußklemmen 17 und 18 zugeführt. Der untere Teil der Fig.2 zeigt das Auftreten eines Schaltsignals S in Abhängigkeit von der Höhe der Spinnung U* Die Einschaltpunkte sind durch die Spannungen Us u Usi und Usi bestimmt und die Ausschaltpunkte durch die Spannungen

U_S ι + U_Se 1, Usi+ Use I, Usi+ U_Se\.

Die Fig.3 zeigt das Prinzipschaltbild einer Einrichtung nach Fi g. 1. Die Spannungen Use ι. t/si. Us2 und Usi sind an Potentiometern 19 bis 22 abgegriffene Anteile einer positiven Spannung. Die Überlagerungsschaltung 2 weist einen Differenzverstärker 23 auf, dessem nichtinvertierenden Eingang die Spannung U_t über einen Widerstand 24 zugeführt ist Der nichtin vertierende Eingang des Differenzverstärkers 23 ist über die Reihenschaltung eines Widerstandes 25 und eines Schakers 26 mit Bezugspotential verbunden. Die einstellbare Spannung Us_ci ist über die Reihenschaltung eines Schalters 27 und eines Widerstandes 28 dem invertierenden Eingang des Differenzverstärker 23 zugeführt Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 23 ist über einen Widerstand 29 mit seinem Ausgang verbunden. Die Spannung«··^ + Ub und — Ue sind die Versorgiingsspannungen des Differenzverstärkers 23. Die Widerstände 24 und 25 sowie 28 und 29 sind so dimensioniert, daß das Verhältnis zwischen dem Widerstand 24 und dem Widerstand 25 gleich dem Verhältnis zwischen dem Widerstand 28 und dem Widerscand 29 ist Der Oszillator 3 öffnet bzw. schließt gleichzeitig die Schalter 26 und 27. Bei geöffneten Schaltern 26 und 27 arbeitet der Differenzverstärker 23 als Spannungsfolger und bei geschlossenen Schaltern 26 und 27 als Subtrahierschaltung. Wählt man die Widerstände 24, 25, 28 und 29 gleich groß, so gilt für die Ausgangsspannung der Überlagerungsschaltung 2 bei geöffneten Schaltern 26 und 27 die Beziehung Ui = U_c und bei geschlossenen Schaltern 26 und 27 die Beziehung Ui = U_e- U_Sei- Wie bereits oben beschrieben, ist die Frequenz des Oszillators 3 höher als die höchste Frequenz der als Eingangssignal dienenden Spannung Ue- Die Komparatoren 4, 5 und 6 sind Differenzverstärker, deren Versorgungsspannungen die Spannungen + U_B und - Ub sind. Die Spannung U_x ist jeveils dem nichtinvertierenden Eingang der Komparatoren 4 bis 6 zugeführt während den invertierenden Eingängen die an den Potentiometern 20, 21 und 22 abgegriffenen Spannungen t/51. £/52 bzw. U_Sszugeführt sind. Ist die Spannung Ui kleiner als die Spannung Usi, so nimmt die Ausgangsspannung des Komparators 4 den Wert - U_K an, der im wesentlichen gleich der negativen Versorgungsspannung - Ub ist. Ist dagegen die Spannung U\ größer als die Spannung Us 1, so nimmt die Ausgangsspannung des Komparators 4 den Wert + Uk an, der im «vesentlichen gleich der positiven Versorgungsspannung + Ueist- Für

'■',-Use, 5ίΛ,<ίΛ

wechselt die Ausgangsspannung mit der Frequenz des Oszillators 3 zwischen den Spannungen + Uk und - Uk-Das gleiche gilt für die Ausgangsspannung des Komparators 5 für den Bereich

und für die Ausgangsspannung des Komparators 6 für den Bereich

U_e-U_Sci<U_Si<U_e.

Der Ausgang des Komparators 4 ist über die Reihenschaltung eines Kondensators 30 und einer Diode 31 mit Bezugspotential verbunden, der Ausgang des Komparators 5 ist über die Reihenschaltung eines

Kondensators 32 und einer Diode 33 und der Ausgang des (Comparators 6 über die Reihenschaltung eines Kondensators 34 und einer Diode 35. Die Verbindungspunkte zwischen den Kondensatoren 30,32) 34 und den Dioden 31, 33, 35 sind über weitere Dioden 36, 37, 38 über die Reihenschaltung eines Ladekondensators 39 und eines Widerstandes 40 mit Bezugspotential verbunden. Die Kondensatoren 30, 32, 34 und 39, die Dioden 31,33,35,36,37 und 38 sowie der Widerstand 40 entsprechen in ihrer Wirkungsweise der Auswahlschaltung 15 in der Fi g. 1. Geht man von den Verbindungspunkten zwischen den Kondensatoren 30, 32, 34 und den Dioden 31, 33, 35 aus, so ist die Flußrichtung der Dioden 31,33 und 35 derjenigen der Dioden 35, 37 und 38 entgegengesetzt gerichtet. Die Kondensatoren 30,32 und 34 wirken jeweils als Hochpaß, die Dioden 31, 33 und 35 als Gleichrichterschaltung und die Dioden 36,37 und 38 als ODER-Schaltung. Der Widerstand 40 dient zur Entladung des Lädckondcnsäturs 39 falls die der Auswahlschaltung 15 nachgeschaltete Schalteinrichtung 16 nicht in der Lage ist. den Ladekondensator 39 zu entladen, wenn kein Wechselspannungssignal an einem der Ausgänge der Komparatoren 4, 5 oder 6 mehr ansteht. Die an dem Widerstand 40 abfallende Spannung Us dient als Schaltsignal S entsprechend den Fig. 1 und 2. Die Spannung Us ist über einen Widerstand 41 der Basis eines Transistors 42 zugeführt. Im Emitterkreis des Transistors 42 liegt ein Widerstand 43 und im Kollektorkreis des Transistors 42 die Erregerwicklung eines Relais 44. Parallel zu der Erregerwicklung des Relais 44 ist eine Freilaufdiode 45 geschaltet. Die Klemmen 17 und 18 sind mit einem potentialfreien Schaltkontakt des Relais 44 verbunden.

Durch zusätzliche Komparatoren, Hochpässe und Gleichrichterschaltungen lassen sich bei Bedarf zusätzliche Schaltvorgänge erzielen. Wählt man z. B. den Abstand zwischen den Spannungen Us \ und Us 2 kleiner als die Spannung Use\, so entfallen ein Ausschaltpunkt Und ein Einschaltpunkt, d. h. der Abstand zwischen dem verbleibenden Einschaltpunkt und dem verbleibenden Ausschaltpunkt vergrößert sich gegenüber dem durch dip Spannung i/o bestimmten Abstand zwischen einem Einschaltpunkt und einem Ausschaltpunkt. Eine andere Möglichkeit, verschiedene Abstände zwischen Einschaltpunkt und Ausschaltpunkt zu erreichen, zeigt die F i g. 4.

Die Fig.4 zeigt ein gegenüber dem in der Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild erweitertes Blockschaltbild einer Einrichtung zum Ein- und Ausschalten eines elektrischen Stromkreises in Abhängigkeit von der Höhe eines Eingar^ssignals nach einem einstellbaren Programm gemäß der Erfindung. Zusätzlich zu der Überlagerungsschaltung 2 ist eine zweite Überlagerungsschaltung 2' vorgesehen, die den gleichen Aufbau wie die Oberlagerungsschaltung 2 aufweist Die Spannung U_e und das Ausgangssignal des Oszillators 3 sind sowohl der Überlagerungsschaltung 2 als auch der Überlagerungsschaltung 2' zugeführt. Wie bereits oben beschrieben, ist die Spannung U\ eine rechteckförmige Wechselspannung, deren Frequenz durch den Oszillator 3 vorgegeben ist und deren Amplitude abwechselnd die Werte Ui = U_c und U\ = U_e— Usei annimmt Die Spannung U₂ ist ebenfalls eine rechteckförmige Wechselspannung, deren Frequenz durch den Oszillator 3 vorgegeben ist, deren Amplitude jedoch abwechselnd die Werte U₂=Uc und U₂-U_c-Us_e2 annimmt Die Spannung Use2 ist wie die Spannung Use\ eine einstellbare Spannung, die deii Abstand zwischen Einschaltpunkt und Ausschaltpunkt bestimmt. Die Ausgangsspannung U₂ der Überlagefungsschaltung 2' ist jeweils dem einen Eingang von drei Komparatoren 46, 47 und 48 zugeführt. Dem jeweils anderen Eingang der Komparatoren 46, 47 und 48 sind einstellbare Spannungen Us*. L/95 und Use zugeführt. Ist die größere Amplitude der rechteckförmigen Wechselspannung U₂ kleiner als die Spannung L/54, so ist das Ausgangssignal des Komparator 46 eine erste Gleichspannung, die im folgenden mit - Uk bezeichnet ist. Ist die kleinere Amplitude der rechteckförmigen Wechselspannung U₂ größer als die Spannung Us*, so ist das Ausgangssignal des Komparator 46 ebenfalls eine Gleichspannung, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen, die irr.

folgenden mit + Uk bezeichnet ist. Ist jedoch die kleinere Amplitude der rechteckförmigen Wechselspannung U₂ kleiner als die Spannung Us* und die größere Amplitude der rechteckförmigen Wechselspannung U₂ größer als die Spannung Us*, so steht am Ausgang des Komparators 46 eine rechteckförmige Wechselspannung an, deren Frequenz gleich der Frequenz des Ausgangssignals des Oszillator« 3 ist Die eine Amplitude dieser Wechselspannung ist gleich der Höhe der Spannung + Uk und die andere Amplitude dieser Wechselspannung ist gleich der Höhe der Spannung — Uk- Dem Komparator 46 ist ein Hochpaß T und eine Gleichrichterschaltung 8' nachgeschaltet In entsprechender Weise sind dem Komparator 47 ein Hochpaß 9' und eine Gleichrichterschaltung 10' nachgeschaltet und dem Komparator 48 ein Hochpaß 11' und eine Gleichrichterschaltung 12'. Die Ausgangsspannungen der Gleichrichterschaltungen 8, 10, 12, 8', 10' und 12' sind einer ODER-Schaltung mit sechs Eingängen zugeführt, der das Glättungsglied 14 nachgeschaltet ist.

Die Ausgangsspannung des GläUungsgliedes 14 dient wie oben beschrieben als Schaltsignal S. Die Hochpässe 7,9,11, T, 9' und 11', die Gleichrichterschaltungen 8,10, 12, 8', 10' und 12', die ODER-Schaltung 49 und das Glättungsglied 14 bilden eine Auswahlschaltung 50. die während des Vorhandenseins eines Wechselspannungsanteils in der Ausgangsspannung mindestens eines der Komparatoren 4, 5, 6, 46,47 oder 48 ein Schaltsignal S abgibt In dieser Einrichtung sind die Einschaltpunkte durch die Spannungen Us\, Us2, Us}, Us*. Uss und Usb

so bestimmt und die Ausschaltpunkte durch die Spannungen

Us 1 + Use I. Us2 + Use I. Us 3 + Use 1.
Us*+ Use2, Uss+ UseZUnd Use+ U_Se2 ■

Führt man der erfindungsgemäßen Einrichtung als Eingangsspannung U. eine von dem Wert Null aus linear mit der Zeit ansteigende Spannung zu, so erfolgt das Ein- und Ausschalten eines elektrischen Stromkreises in Abhängigkeit von der Zeit Die Spannungen Us_c 1 und Use 2 sind dann ein Maß für die Zeit, während der am Ausgang der Auswahlschaltung 15 oder der Auswahlschaltung 50 ein Schaltsignal S ansteht

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

27 889 Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Ein- und Ausschalten eines elektrischen Stromkreises in Abhängigkeit von der Höhe eines Eingangssignals nach einem einstellbaren Programm, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal eine elektrische Spannung (Ue) ist, der eine Überlagerungsschaltung (2) periodisch eine erste einstellbare Spannung (U_Se\) überlagert, daß die Überlagerungsfrequenz höher als die höchste Frequenz der als Eingangssignal zugeführten Spannung (U_e) gewählt ist, daß dem einen Eingang eines !Comparators (4) die Ausgangsspannung (t/0 der Überlagerungsschaltung (2) und dem anderen Eingang des !Comparators (4) eine zweite einstellbare Spannung (Us]) zugeführt ist daß dem Komparator (4) ein Hochpaß (7) und eine Gleichrichterschaltung (8) nachgeschaltet sind und daß der gleichgerichtete Wechselspannungsanteil der Ausgangsspannung des Komparstors (4) nach Glättung als Schaltsignal (S) dient

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Überlagerangsschaltung (2) einen Differenzverstärker (23) aufweist dessem nichtinvertierenden Eingang die als Eingangssignal dienende Spannung (U_c) über einen ersten Widerstand (24) zugeführt ist und der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers (23) über die Reihenschaltung eines zweiten Widerstandes (25) und eines ersten Schalters (2f.^x mit Bezugspotential verbunden ist, daß die erste einstellbare Spannung (Us? \) über die Reihenschaltung eines zweiten Schalters (27) und eines dritten Widerstandes {28) dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkei s (23) zugeführt ist und der invertierende Eingang des Differenzverstärkers (23) über einen vierten Widerstand (29) mit seinem Ausgang verbunden ist, daß das Verhältnis zwischen dem ersten Widerstand (24) und dem zweiten Widerstand (25) gleich dem Verhältnis zwischen dem dritten Widerstand (28) und dem vierten Widerstand (29) ist, daß ein Oszillator (3\ dessen Frequenz höher als die höchste Frequenz der als Eingangssignal dienenden Spannung (U_c) ist, beide Schalter (26, 27) gleichzeitig öffnet bzw. schließt und daß die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers (23) die Ausgangsspannung (U\) der Überlagerungsschaltung (2) ist (F i g. 3).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils dem einen Eingang weiterer Komparatoren (5, 6) die Ausgangsspannung (U\) der Überlagerungsschaltung (2) und dem jeweils anderen Eingang dieser Komparatoren (5,6) eine weitere einstellbare Spannung (Usi, i/sj) zugeführt ist und daß die Ausgangsspannungen der Komparatoren (4, 5, 6) einer Auswahlschaltung (15) zugeführt sind, die während des Vorhandenseins eines Wechselspannungsanteils in der Ausgangsipannung mindestens eines !Comparators (4,5,6) ein Schaltsignal ^abgibt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselspannungsanteil der Ausgangsspannung jedes (Comparators (4,5,6) über je einen Hochpaß (7,9,11) und je eine Gleichrichterschaltung (8, 10, 12) einer ODER-Schaltung (13) zugeführt sind, deren Ausgangsspannung nach Glättung als Schaltsignal (S)a\mt

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch

gekennzeichnet daß der Ausgang jedes Komparators (4, 5, 6) über die Reihenschaltung je eines Kondensators (30,32,34) und je einer Diode (31,33, 35) mit Bezugspotential verbunden ist und diese Dioden (31, 33, 35) jeweils in gleicher Flußrichtung angeordnet sind, daß jeder Verbindungspunkt zwischen Kondensator und Diode über je eine weitere Diode (36, 37, 38), deren Flußrichtung vom Verbindungspunkt aus gesehen derjenigen der ersten Dioden (31,33,35) entgegengesetzt gerichtet ist, mit dem einen Anschluß eines Ladekondensators

(39) verbunden ist dessen anderer Anschluß mit Bezugspotential verbunden ist, das parallel zu dem Ladekondensator (39) ein fünfter Widerstand (40) geschaltet ist und daß die an dem fünften Widerstand

(40) abfallende Spannung (Us) als Schaltsignal (S) dient (F i g. 3).

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die als Eingangssignal dienende Spannung (U_e) eine vom Wert NuI! aus Linear mit der Zeit ansteigende Spannung ist