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Zeitschalteinrichtung
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Die Erfindung geht von einer Zeitschalteinrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1 aus.
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Zeitschalteinrichtungen werden unter anderem auch in Kraftfahrzeugen
eingesetzt, um elektrische Verbraucher, wie z.B.
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Lampen, einschalten zu können, die nach einer bestimmten, eventuell
einstellbaren Zeit sich selbständig wieder ausschalten. Man tut dies deshalb, damit
die Batterie insbesondere dann, wenn der Zündschlüssel abgezogen ist und der Motor
nicht läuft, nicht unerwünscht lang entladen wird. Zeitschalteinrichtungen kann
man einsetzen für Handschuhfächer, Kofferraumbeleuchtungen, Innenraumbeleuchtungen
usw.
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Es ist bereits eine Sonnenblende für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der
in einem Sonnenblendkörper ein Spiegel angeordnet ist, der durch eine von der Fahrzeugelektrik
gespeisten Lichtquelle beleuchtet wird. Die Lichtquelle ist dabei über einen Stromzuführungsleiter
und einen Masseleiter mit der Batterie verbunden. Da die Sonnenblende drehbeweglich
gelagert ist, erfolgt die Kontaktierung über die Schwenklager.
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Um die Batterie bei abgezogenem Zündschlüssel nicht zu belasten, ist
bereits eine Sonnenblende mit einem durch die Lichtquelle beleuchteten Spiegel bekannt,
bei der zur Stromversorgung
der Lichtquelle innerhalb des Sonnenblendkörpers
auswechselbare Batterien angeordnet sind. Nachteilig hierbei ist, daß die Batterien,
wenn sie einmal verbraucht sind, ausgewechselt werden müssen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine durch einen Schalter
einschaltbare Zeitschalteinrichtung für eine Sonnenblende mit einem durch eine Lichtquelle
beleuchteten Spiegel zu finden, die aus wenigen Bauelementen besteht und daher kostengünstiger
herstellbar ist und bei der ein Ruhestrom kleiner 2 mA erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Die Erfindung und weitere Einzelheiten werden nachfolgend ftir zwei
Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen naher beschrieben.
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Von den Figuren zeigt Figur 1 ein Bbc;kschaltbild einer Zeitschalteinrichtung,
Figur 2 ein Schaltbild dieser Zeitschalteinrichtung, Figur 3 ein Schaltbild einer
weiteren Zeitschalteinrichtung.
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Die in den Figuren dargestellte Zeitschalteinrichtung besteht, wie
insbesondere aus dem Blockschaltbild der Figur 1 hervorgeht, aus einem Schalter
1, einem Zeitglied 2, einer bistabilen Kippstufe 3, einem Schaltverstärker 4 und
dem Verbraucher,
der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine
Lichtquelle 5 ist. Durch einen Tippkontakt T als Schalter ist die Zeitschalteinrichtung
einschaltbar. Die Betätigung des Tippkontaktes kann mit dem Fuß oder wie im vorliegenden
Fall bei Anwendung in einer Sonnenblende mit der Hand durchgeführt werden. Die konstruktive
Ausführung des Tippkontaktes ist für die Erfindung unerheblich, so daß hier keine
weiteren Angaben hierzu erforderlich sind. Es ist lediglich festzuhalten, daß es
sich um einen einpoligen TippkontBlt handelt, dessen einer Anschluß an Masse und
dessen anderer Anschluß über den Widerstad Rl mit den iibrigen Bauelementen der
Schaltung verbunden ist.
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Das Zeitglied 2 besteht aus einem Kondensator Ci1 der einerseits an
Masse und andererseits über einen Widerstand R2 an der Batteriespannung UB Liegt.
Ferner ist der Kondensator C1 noch mit dem Widerstand Rl verbunden. Die Funktionsweise
der gesamten Schaltung soll spater erläutert werden.
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Als bistabile Kippstufe wurde ein an sich bekannter Schmitt-Trigger
gewählt. Er besteht unter anderem aus zwei Transistoren Tl und T2, wobei die Basis
des Transistors TO iiber einen Widerstand R3 mit dem Zeitglied 2 verbunden ist.
Der Kollektor des Transistors T1 liegt über einen Widerstand R4 an der Batteriespannung
und über einen Widerstand R5 an der Basis des zweiten Transistors T2 Diese Basis
des zweiten Transistors T2 ist ferner iiber einen Widerstand R6 an Masse gelegt.
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Der Kollektor des Transistors T2 liegt über einen Widerstand R7 an
der Batteriespannung UB. Die Emitter beider Transistoren T1 und T2 sind direkt miteinander
verbunden und über einen einstellbaren Widerstand P1 an Masse gelegt. Dieser einstellbare
Widerstand ist hierbei so geschaltet, daß sein Schleifer ebenso wie einer der Anschlüsse
immer mit Masse verbunden
ist. Mit Hilfe dieses einstellbaren Widerstandes
kann die Zeit festgelegt werden, nach der die Lampe selbsttätig ausgeschaltet wird.
Ersetzt man diesen einstellbaren Widerstand durch einen Festwiderstand, so ist entsprechend
dem Wert des Festwiderstandes eine fest vorgegebene und nicht mehr einstellbare
Zeitdauer für das Ausschalten festgelegt.
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Der Schaltverstärker besteht aus einem Treiher-Transistor T3, dessen
Emitter an Batteriespannung UB liegt. Die Basis dieses Transistors T3 ist iiber
einen Widerstand R8 mit dem Kollektor des Transistors verbunden. Der Kollektor des
Transistors T3 liegt iiber einen aus zwei Widerstanden R9 und R10 gebildeten Spannungsteiler
an Masse. Die Verbindung zwischen den beiden Widerständen R9 und R10 ist direkt
an die Basis eines Schalttransistors T4 geführt. Der Emitter dieses Transistors
T4 hat Massepotential. Im Kollektor befindet sich die Lichtquelle 51 die auch an
Batteriespannung UB liegt.
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Ist der Tippkontakt T nicht gedrückt, also der Schalter offen, so
ist der Kondensator C1 auf Batteriespannung aufgeladen. Der Transistor Tl ist somit
durchgeschaltet. Der Transistor T2 ist gesperrt. Gesperrt sind außerdem die Transistoren
T3 und T4.
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Wird der Tippkontakt T nun gedrückt, so wird der Kondensator C1 über
den Widerstand Rl niederohmig entladen. Der Widerstand Ri dient hierbei als Strombegrenzung
für die Entladung. Ist die Spannung an der Basis des Transistors Ti geniigend abgesunken,
so sperrt der Transistor T1. Der Transistor T2 wird jetzt leitend, ebenso wie die
Transistoren T3 und T4. Damit ist die Lichtquelle eingeschaltet. Wird der Tippkontakt
wieder losgelassen, so ladet sich der Kondensator Cl über den hochohmigen Widerstand
R2 wieder auf und zwar mit der Zeitkonstante dieses RC-Gliedes. Das am Emitter des
Transistors Ti
liegende Potential wird annähernd durch den Spannungsteiler
bestehend aus dem Widerstand R7 und dem einstellbaren Widerstand Pl bestimmt. Die
Schaltschwelle, bei der der Transistor Ti schaltet, ist etwa die Summe der Basis-Emitterspannung
von Transistor Tl und das am Emitter vorhandene Potential, das durch den einstellbaren
Widerstand P1 einstellbar ist. bt der Kondensator Ci etwa auf die Spannung aufgeladen,
die der Schaltschwelle des Transistors Tl entspricht, so schaltet der Transistor
Tl durh. Der Transistor T2 wird weniger leitend1 wodurch der Kollektorstrom von
T2 kleiner wird. Damit sinkt auch die Spannung am Emitter des Transistors Tl. Der
Transistor Ti schaltet nun durch, während der Transistor T2 sperrt.
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Als Folge hiervon sperren auch die Transistoren T3 und Tlt und der
Verbraucher wird sethsttatiq wieder ausgeschaltet.
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Bedingt durch die Schmitt-Triggerschaitung wird der Schalttransistor
4 schnell durchgesteuert. Dadurch entsteht während des Schaltvorganges praktisch
keine zusätzliche Verlustleistung im Schalttransistor T4. Bei eingeschalteter Lichtquelle
5 ist die entstehende Verlustleistung im Schalttransistor T4 das Produkt aus der
Sättigungsspannung des durchgeschalteten Schalttransistors T4 und dem Kollektorstrom.
Die Auswahl des Schalttransistors T4 erfolgt entsprechend dem Laststrom.
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Dadurch, daß im ausgeschalteten Zustand nur der Transistor Tl leitend
ist, kann bei entsprechend hochohmiger Dimensionierung von R4 in vorteilhafter Weise
der Ruhestrom kleiner 2 mA gehalten werden1 so daß ein dauernder Anschluß an der
Batteriespannung auch bei abgezogenem Zündschlüssel möglich ist.
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Das in Figur 3 dargestellte weitere Ausfiihrungsbeispiel ist gegenüber
dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 noch weiter vereinfacht, insbesondere im letzten
Teil der Schaltung.
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Im Zeitglied 2 ist der Kondensator C l nicht mehr gegen Masse geschaltet,
sondern parallel zum Widerstand R2 an Batteriespannung UB gelegt. Dadurch soll verhindert
werden, daß beim Anlegen der Batteriespannung z.B. nach Batteriewechsel ein Einschalten
der Lichtquelle erfolgt. Eine Aufladung des Kondensators Cl geschieht nur dann,
wenn der Tippkontakt T gedrückt wird. Der Ableitwiderstand Rfi für den im ausgeschalteten
Zustand der Lichtquelle gesperrten Transistor T2 ist entfallen. Ferner fallen im
letzten Teil der Schaltung der Schalttransistor T4 und die Widerstände R9 und R10
weg.
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Die Aufgabe des Schalttransistors übernimmt nun der Transistor T3,
dessen Kollektor über die Lichtquelle 5 an Masse gelegt ist. Ein eigener Treibertransistor
für den Schalttransistor - dies war die Aufgabe des alten Transistors T3 -ist nicht
unbedingt erforderlich, wenn der nötige Basisstrom von der Schmitt-Triggerschaltung
erbracht wird, wobei dieser Basisstrom gleich dem Strom durch die Lichtquelle 5
geteilt durch die statische Stromverstärkung sein muß. Außerdem muß der Kollektorstrom
des Transistors T2 etwa gleich sein dem Basisstrom des Transistors T3 zuzüglich
des Stromes durch den Widerstand R7. Ferner muß der Widerstand R7 wesentlich hochohmiger
als der Widerstand R8 sein.