DE3017975A1

DE3017975A1 - Schaltuhr

Info

Publication number: DE3017975A1
Application number: DE19803017975
Authority: DE
Inventors: Hisao Fukui
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-05-10
Filing date: 1980-05-10
Publication date: 1980-11-20
Also published as: NL8002726A; FR2456429B1; FR2456429A1; US4359655A; CA1143954A; GB2048003A; GB2048003B; JPS55149531A; JPS6158053B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltuhr zur Steuerung eines elektrischen Gerätes wie eines batteriebetriebenen Rundfunkempfängers oder dergleichen, das für eine bestimmte Zeit eingeschaltet bleibt und dann automatisch ausgeschaltet wird.

Elektrische Geräte wie batteriebetriebene tragbare Rundfunkempfänger haben häufig eine Schaltuhr zur Einschaltung des Rundfunkempfängers bei Betätigung eines Schalters und zur automatischen Ausschaltung nach Ablauf einer bestimmten Zeitperiode. Außerdem sind Rundfunkempfänger üblicherweise mit Schaltuhren versehen, um während einer bestimmten Zeitperiode Musik zu spielen und dann automatisch abzuschalten, nachdem der Zuhörer eingeschlafen ist.

Bei üblichen Schältuhren für batteriebetriebene Geräte wird ein Speicherkondensator auf die volle Batteriespannung geladen, und wenn ein Schalter betätigt wird, wird der Speicherkondensator über einen Entladungswiderstand entladen, der zusammen mit dem Speicherkondensator einen RC-Zeitkonstantenkreis bildet, der die Verzögerungszeit, d.h. die Zeit bestimmt, die erforderlich ist, um die im Speicherkondensator gespeicherte Spannung von ihrem Anfangswert auf einen Triggerpegel abzubauen, bei dem der elektrische Kreis von der Batterie über den Rundfunkempfänger unterbrochen wird» Nachdem die Batterie eine lange Zeitperiode benutzt worden ist, fällt die Spannung, die sie dem Speicherkondensator liefern kann, erheblich ab. Die sich ergebende niedrigere, im Speicherkondensator gespeicherte Spannung verringert die Verzögerungszeit zwischen der Schalterbetätigung und dem Zeitpunkt, wenn der Rundfunkempfänger ausgeschaltet wird, so daß die Verzögerungszeit kürzer wird, wenn die Batteriespannung mit andauernder Benutzung abnimmt.

Zur Verbesserung von Schaltuhren für den zuvor beschriebenen Zweck wurde bereits die Verwendung eines Konstantspannungs-

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kreises zur Begrenzung der Ladespannung des Speicherkondensators auf eine Spannung vorgeschlagen, die niedriger als die Batteriespannung ist. Dieser Konstantspannungskreis hat normalerweise in Durchlaßrichtung vorgespannte Dioden, die zum Ladekondensator während der Zeit parallelgeschaltet sind, in der der Betätigungsschalter geschlossen ist. Obwohl diese Schaltuhr eine im wesentlichen konstante Verzögerungszeit zwischen der Schalterbetätigung und dem Ausschalten während der Batterielebensdauer hat, hat sie den Nachteil, daß für einen bestimmten RC-Zeitkonstantenkreis die Verzögerungszeit wesentlich geringer als bei einer üblichen Schaltuhr ist. Außerdem ist es nicht möglich, die Verzögerungszeit dieser verbesserten Schaltuhr nur durch Erhöhung der Werte der Widerstands- und Kapazitätselemente des RC-Zeitkonstantenkreises zu erhöhen. Wenn der Wert des Speicherkondensators bzw. des Entladungswiderstands erhöht wird, um die zwangsläufig kürzere Verzögerungszeit der verbesserten Schaltuhr zu erhöhen, ergeben sich bestimmte Probleme, Wenn z.B. ein Speicherkondensator mit außergewöhnlich hohem Wert verwendet wird, kann der Leckstrom über dem Kondensator den Betrieb der Schaltuhr stören. Große Speicherkondensatoren benötigen außerdem viel Platz und sind sehr teuer und können daher für einen kleinen tragbaren Rundfunkempfänger oder dergleichen unpraktisch sein. Wenn ein sehr großer Widerstand als Entladewiderstand gewählt wird, wird der Entladestrom durch den Entladewiderstand unerheblich relativ zu den Leckströmen über dem Kondensator, wenn der Leckstrom in einem Thyristor oder dergleichen, der normalerweise zum Ausschalten des elektrischen Gerätes benutzt wird, wenn die Spannung am Kondensator den Triggerpegel erreicht. Eine Erhöhung des Widerstandswertes des Entladewiderstandes trägt daher nicht wesentlich zur Erhöhung der Zeitkonstante des RC-Zeitkonstantenkreises bei.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltuhr zu schaffen, die die Verzögerungszeit zwischen der Betäti-

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gung eines Schalters und dem Ausschalten eines elektrischen Gerätes im wesentlichen unabhängig von der Batteriespannung bestimmt, deren Verzögerungszeit verlängerbar ist und die einfach und wirtschaftlich aufgebaut ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Schaltuhr zum Anschluß einer Gleiahspannungsquelle an einen Rundfunkempfänger oder ein anderes elektrisches Gerät hat somit eine Schaltvorrichtung wie einen Schalttransistor, der-zwischen und Quelle und das Gerät geschaltet ist und einen leitenden und einen nicht leitenden Zustand hat, einen Ansteuerkreis, um die Zustände der Schaltvorrichtung wahlweise in Abhängigkeit von einer Steuerspannung einzustellen, einen Zeitgeberkreis, um einen Spannungspegel zu halten, der zunächst mit einer ersten Abfallgeschwindigkeit von einer ersten Spannung in Relation zur Spannung der Spannungsquelle auf eine zweite Spannung abfällt und danach mit einer zweiten, davon verschiedenen Abfallgeschwindigkeit von der Zweitspannung auf eine dritte abfällt, eine Steuervorrichtung, die ein Thyristor sein kann, einen programmierbaren Unijunction-Transistor oder einen Kreis, der funktionsmäßig äquivalent ist, um die Steuerspannung für den Ansteuerkreis zu erzeugen und diesen in den leitenden oder nicht leitenden Zustand zu bringen, wenn der Spannungspegel des Zeitgeberkreises über der dritten Spannung ist, und in den anderen Zustand zu bringen, wenn der Spannungspegel auf die dritte Spannung abgefallen ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Zeitgeberkreis einen Speicherkondensator, der mit der Gleichspannungsquelle zusammenschaltbar ist, um ihn auf die Batteriespannung zu laden, eine erste Widerstandsentladungsstrecke, über die sich der Speicherkondensator entlädt, bis er die zweite

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Spannung erreicht und eine zweite Widerstandsentladungsstrecke, über die sich der Speicherkondensator entlädt, bis er die dritte Spannung erreicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 6 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 ein Schaltbild einer üblichen Schaltuhr,

Figur 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltuhren der Fig. 1, 3, 5 und 6,

Figur 3 ein Schaltbild einer Schaltuhr, die eine Verbesserung der üblichen Schaltuhr der Fig. 1
darstellt,

Figur 4 ein Diagramm, aus dem Entladungskurven der Schaltuhr der Fig. 3 und der Erfindung hervorgehen, und

Figur 5 und 6 Schaltbilder zweier Au ührungsformen der Schaltuhr der Erfindung.

Anhand der Fig. 1 wird zunächst der Aufbau einer bekannten Schaltuhr beschrieben. Die Schaltuhr der Fig. 1 kann einen elektrischen Kreis schließen, der aus einer Gleichspannungsquelle wie einer Batterie 1 und einem elektrischen Gerät 2 wie einem Rundfunkempfänger oder dergleichen besteht. Ein Ansteuerkreis 4 ist vorgesehen, um das Gerät 2 in Abhängigkeit von einer Steuerspannung eines Steuerkreises 5 unter dem Einfluß eines Zeitgebers 6 ein- und auszuschalten.

Der Ansteuerkreis 4 hat einen Schalttransistor 39, dessen Kollektor und Emitter mit dem elektrischen Gerät 2 bzw. der Batterie 1 verbunden ist, und einen Ansteuertransistor 17, dessen Emitter mit der Basis eines Transistors 19

und dessen Kollektor über einen Widerstand 18 mit der

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Batterie 1 verbunden ist. Die Basis des Ansteuertransistors 17 dient als Steuereingang für den Ansteuerkreis und erhält die Steuerspannung vom Steuerkreis 5. Der Steusrkreis 5 hat einen PNP-Transistor 14 und einen NPN-Transistor 16, die verbunden sind und eine Vorrichtung bilden, die wie ein Thyristor wirkt. Die Basis nd der Kollektor des Transistors 14 ist mit dem Kollektor bzw. der Basis des Transistors 16 verbunden, der Emitter des Transistors 16 ist mit dem negativen Anschluß der Batterie verbunden, und der Emitter des Transistors 14 erzeugt die Steuerspannung für den Transistor 17. Ein Widerstand 15 ist zwischen den Emitter des Transistors 14 und dem positiven Anschluß der Batterie 1 geschaltet.

Die Anordnung der Transistoren 14 und 16 des Steuerkreises 5 wird unterbrochen, wenn die Basisspannung des Transistors 14 über einem bestimmten Schwellwert liegt, wird jedoch leitend, wenn sie unter diesen Schwellwert fällt.

Der Zeitgeber 6 hat einen Speicherkondensator 11 und einen Entladewiderstand 13, die zwischen den negativen Anschluß der Batterie 1 und einen Verbindungspunkt P parallelgeschaltet ist, der mit der Basis des Transistors 14 verbunden ist. Ein Schalter 12 ist zwischen den Verbindungspunkt P und den positiven Anschluß der Batterie 1 geschaltet, so daß, wenn der Schalter 2 geschlossen ist, die Batterie 1 den Speicherkondensator 11 lädt.

Wenn der Schalter 12 geöffnet ist, wie Fig. 1 zeigt, und angenommen wird, daß der Speicherkondensator 11 entladen ist, leiten die Transistoren 14 und 16, und die sich ergebende niedrige Spannung, die vom Emitter des Transistors 14 auf die Basis des Transistors 17 im Ansteuerkreis 4 übertragen wird, dient als Steuerspannung, um den Transistor 17 in seinem gesperrten Zustand zu halten, der wiederum den Schalttransistor 19 in seinem gesperrten Zustand hält. Wenn der Transistor 19 gesperrt ist, ist der elektrische Kreis vom Gerät 2 zum negativen Anschluß

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der Batterie 1 unterbrochen, und das Gerät 2 ist ausgeschaltet. Wenn der Schalter 12 geschlossen ist, steuert die Batteriespannung, die der Basis des Transistors 14 zugeführt wird, die Transistoren 14 und 16 in ihren gesperrten Zustand. Dies wiederum ermöglicht es, daß die Steuerspannung am Emitter des Transistors 14 (d.h. an der Basis des Ansteuertransistors 17) auf den Wert 2V₀- ansteigt, wobei V_,„ der

Da DCi

Basis-Emitter-Spannungsabfall über dem in Durchlaßrichtung vorgespannten Basis-Emitter-Übergang jedes Transistors 17 und 19 ist. Im Falle von Siliziumtransistoren ist V^„ =

Dti

0,7 V. Der Schalttransistor 19 wird daher in seinen leitenden Zustand gesteuert, und das Gerät 2 wird eingeschaltet.

Beim Schließen des Schalters 12 wird der Speicherkondensator 11 des Zeitgebers 6 rasch auf die volle Batteriespannung geladen und bleibt so lange geladen, solange der Schalter 12 geschlossen ist. Die Spannung am Punkt P steigt daher rasch auf den Pegel der Batteriespannung an.

Wenn der Schalter 12 wieder geöffnet wird, wird die im ■Kondensator 11 gespeicherte Ladung über den Entladewiderstand 13 mit einer durch die RC-Zeitkonstante bestimmten, exponent ie Ilen Abifallgeschwindigkeit entladen, d.h. mit einer Geschwindigkeit; die durch das Produkt der Kapazität des Speicherkondensators 11 und des Widerstandswertes des Entladewiderstands 13 bestimmt ist. Wenn der Spannungspegel am Speicherkondensator 11 unter den Wert V_ßE fällt, erscheint die Spannung V_ßE zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors 14, und die Transistoren 14 und 16 werden eingeschaltet. Dies verringert die auf die Basis des Ansteuertransistors 17 gegebene Steuerspannung, so daß der Ansteuertransistor 17 und der Schalttransistor 19 und damit auch das Gerät 2 ausgeschaltet werden. Bei der üblichen Schaltung der Fig. 1 hängt die Zeit zwischen dem öffnen des Schalters 12 und dem Ausschalten des Geräts 2, die im folgenden als Verzögerungszeit bezeichnet wird, im wesentlichen von der Spannung der Batterie 1 ab. Wenn die

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Batteriespannung abnimmt, ändert sich die Zeit, die erforderlich ist, damit die Spannung am Punkt P, d.h. die Spannung am Speicherkondensator 11, von ihrem Anfangswert gleich der Batteriespannung auf den Wert V_ßE abnimmt, bei dem der Steuerkreis 5 getriggert wird, wie die durchgehende Kurve A in Fig. 2 zeigt. Wenn daher die Batteriespannung von etwa 4 V auf etwa 2 V abnimmt, wird auch die Verzögerungszeit zwischen dem öffnen des Schalters 12 und dem Ausschalten des Geräts 2 von etwa 80 Sekunden auf etwa 40 Sekunden verringert.

Um diese Abhängigkeit der Verzögerungszeit von der Batteriespannung zu vermeiden, wurde eine verbesserte Schaltuhr vorgeschlagen, die eine im wesentlichen konstante Verzögerungszeit unabhängig von der Batteriespannung hat. Die wesentlichen Elemente dieser verbesserten Schaltuhr werden nun anhand der Fig. 3 beschrieben, in der Schaltkreiselemente entsprechend denen der Fig. 1 mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind und im einzelnen nicht mehr beschrieben werden.

Bei der Schaltuhr der Fig. 3 hat ein zweipoliger Ausschalter, der vorgesehen ist, um den Verbindungspunkt P des Zeitgebers 6 mit dem positiven Anschluß der Batterie 1 wahlweise zu verbinden, einen ersten Schalter 22, der mit einem zweiten Schalter 23 mechanisch gekoppelt ist. Der Schalter 22 verbindet die Batterie 1 mit einem gemeinsamen Schaltpunkt C, und der Schalter 23 verbindet diesen mit dem Speicherkondensator 11. Eine Diode 25 ist mit ihrer Anode mit dem Schaltpunkt C und mit ihrer Kathode Ait der Basis des Ansteuertransistors 17 verbunden. Ein niedrigwertiger Widerstand 21 ist zwischen den Schalter 22 und den positiven Anschluß der Batterie 1 geschaltet, um die Diode 25 und die Transistoren 17 und 19 zu schützen. Bei der Schaltung der Fig. 3 weist der Steuerkreis 5 einen programmierbaren Unijunction-Transistor (PUT) 24 auf, dessen

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Anode mit dem Widerstand 15 und der Basis des Transistors 17 verbunden ist, dessen Kathode mit dem negativen Anschluß der Batterie 1 verbunden ist, und dessen Steuerelektrode den Spannungspegel am Verbindungspunkt P erfaßt.

Bei der Schaltuhr der Fig. 3 ist der PUT 24 gesperrt, solange seine Steuerspannung höher als seine Anodenspannung ist, so daß der Ansteuertransistor 17 und der Schalttransistor 19 in den leitenden Zustand gesteuert werden und das Gerät 2 eingeschaltet wird. Wenn jedoch die Steuerspannung des PUT 24 niedriger als seine Anodenspannung ist, wird der PUT 24 leitend, der Ansteuertransistor 17 und der Schalttransistor 19 werden gesperrt, und das Gerät 2 wird ausgeschaltet.

Wenn die Schalter 22, 23 geschlossen sind, ist die dem Speicherkondensator 11 zugeführte Spannung auf den Wert der Spannung an der Anode der Diode 25 begrenzt. Diese Spannung ist gleich dem Spannungsabfall V_ der in Durchlaßrichtung vorgespannten Diode 25 plus den Emitter-Basisspannungen V_ßE der Transistoren 17 und 19. Die Spannung V₁ (wobei V₁ = V_f + 2V_ßE) wird im Speicherkondensator 32 gespeichert, wenn die Schalter 22, 23 geschlossen sind.

Der PUT 24 bleibt gesperrt, solange seine Steuerspannung positiver als seine Anodenspannung ist, leitet jedoch, wenn dies umgekehrt ist. Wenn die Schalter 22, 23 geschlossen sind, wird die Spannung 2V_ßE + V_f auf die Steuerelektrode des PUT 24 gegeben, jedoch infolge des Spannungsabfalls Vf über der Diode 25 erscheint nur die Spannung 2V__E an der Anode. Der PUT 24 wird daher gesperrt, wenn die Schalter 22, 23 geschlossen sind.

Wenn die Schalter 22, 23 geöffnet werden, um einen Schaltzyklus durchzuführen, wird die im Kondensator 11 gespeicherte Ladung über einen Entladewiderstand 13 entladen,

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und die Spannung am Verbindungspunkt P nimmt von dem gespeicherten Wert 2V₀₁, + V- ab_f bis die Spannung an der Steuerelektrode des PUT 24 niedriger als die Spannung seiner Anode ist. Zu diesem Zeitpunkt, der auftritt, wenn die Spannung am Punkt P auf 2V_RE abgenommen hat, wird der PUT 24 geöffnet und schließt die Basis des Transistors 17 und den negativen Anschluß der Batterie 1 kurz, so daß der Ansteuertransistor 17 und der Schalttransistor 19 gesperrt werden, und der elektrische Strom durch das Gerät 2 unterbrochen wird.

Ein Ausschalter 40 kann parallel zum Speicherkondensator vorgesehen sein, um ihn schnell zu entladen und dadurch den PUT 24 leitend zu machen sowie das Gerät 2 sofort auszuschalten, ohne die Abnahme der im Speicherkondensator 11 gespeicherten Ladung abwarten zu müssen. Es kann auch ein Schalter 30 vorgesehen sein, um den Schalttransistor 19 zu überbrücken.

Die Verzögerungszeit zwischen dem öffnen der Schalter 22, 23 und dem Ausschalten des Geräts 10 ist im wesentlichen unabhängig von der Batteriespannung konstant, wie die durchgehende Linie B der Fig. 2 zeigt. Wie jedoch von den Kurven A und B der Fig. 2 ersichtlich ist, ist für einen bestimmten Speicherkondensator 11 und Widerstand 13 die Verzögerungszeit der Schaltung der Fig. 3 stets wesentlich geringer als die der Schaltung der Fig. 1. Wenn die RC-Zeitkonstante des Zeitgebers 6 erhöht werden soll, ist eine bloße Erhöhung des Wertes des Speicherkondensator 11 oder des Entladewiderstands 13 unwirksam, um den zuvor genannten Verzögerungszeitverlust zu kompensieren. Wenn ein Kondensator mit großem Wert als Speicherkondensator 11 gewählt wird, kann der Leckstrom zwischen den Kondensatorplatten erheblich werden und dessen Abfallzeit verringern. Kondensatoren mit großem Wert nehmen jedoch viel Platz ein und sind teuer, so daß sie für kleine tragbare Rundfunkempfänger und dergleichen ungeeignet sind. Selbst wenn der

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Steuerelektroden/Anoden-Strom des PUT 24 normalerweise unwesentlich ist, wenn der PUT 24 gesperrt ist, und wenn der Wert des Entladetransistors 13 extrem hoch gewählt wird, wird der Steuerelektroden/Anoden-Strom des PUT 24 sehr beträchtlich und kann den Entladestrom des Kondensators 11 überwiegen, so daß eine Erhöhung der Größe des En ade Widerstands 13 keine wesentliche Zunahme der Verzögerungszeit der Schaltuhr der Fig. 3 bewirkt.

Da der Speicherkondensator 11 stets auf eine konstante Spannung V.., wobei V. = 2V_ßE + V_f, unabhängig von der Batteriespannung geladen wird, und da die Spannung am Punkt P mit einer von der Größe des Kondensators 11 und des Widerstands 3 bestimmten Geschwindigkeit abnimmt, nimmt die Spannung am Kondensator 11 von dem Wert V₁ auf den Schwellwert V, des PUT 24 ab, wie die strichpunktierte Kurve C der Fig. 4 zeigt, und erreicht die Schwellwertspannung V. stets zum Zeitpunkt t.. unabhängig von der Batteriespannung V„.

Die Schaltuhr der Erfindung vermeidet den großen Zeitunterschied, der bei der Schaltuhr der Fig. 1 auftritt, wenn die Batteriespannung im Betrieb abnimmt, und zwar ohne wesentlichen Verzögerungszeitverlust, wie er bei der Schaltuhr der Fig. 3 auftritt.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5, bei der gleiche Elemente wie in den Fig. 1 und 3 mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind, ist ein Schalter 26 mit drei Stellungen und einem Arbeitskontakt m, der in einer neutralen Stellung gezeigt ist, einem Festkontakt a, der mit dem positiven Anschluß der Batterie 1 verbunden ist, und mit einem zweiten Kontakt b, der mit dem negativen Anschluß der Batterie 1 verbunden ist, vorgesehen. Eine Diode 25 ist mit ihrer Kathode mit der Basis des Transistors 17 verbunden. Ein Widerstand 28 ist zwischen die Anode der Diode 25 und den Verbindungspunkt P geschaltet. Ein Widerstand 27 mit niedriger Größe ist zwischen den Widerstand

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und den Arbeitskontakt m des Schalters 26 geschaltet. Der Widerstand 27 verhindert, daß ein übermäßiger Strom zur Steuerelektrode des PUTs 24 fließt.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig. 6_f die im wesentlichen der der Fig. 5 gleich ist, mit der Ausnahme, daß der Steuerkreis 5 aus komplementären Transistoren 14 und 16 statt aus dem programmierbaren Unijunctions-Transistor 24 besteht.

Bei jeder der Ausführungsformen der Fig. 5 und 6 hat der Zeitgeber 6 zwei Entladestrecken, über die die im Kondensator 11 gespeicherte Ladung entladen wird. Der Speicherkondensator 11 entlädt sich über den Widerstand 28, die Diode 25 und die Basis-Emitter-übergänge der Transistoren 17 und 19, bis der Spannungspegel am Punkt P die konstante Spannung V₁ = 2V_nT, + V^ erreicht, die die vom Durchlaß-

I DCi I

vorspannungsabfall V_f der Diode 25 und den Basis-Emitter-Spannungen V _E der Transistoren 17 und 19 bestimmt ist. Die Diode 25 und die Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren 17 und 19 bilden einen Konstantspannungskreis 31. Der Speicherkondensator 11 entlädt sich über den Entladewiderstand 13, bis die Triggerspannung des Steuerkreises 5 erreicht ist.

Die Widerstandswerte R_Q, R₁ und R_ der Widerstände 27, 28 und 13 sind so gewählt, daß sie die folgende Beziehung . erfüllen:

^RO « ^R2 C ^R1 *

Bei einer bevorzugten Ausftihrungsform kann R_Q im Bereich von 30 bis 1000 0hm, vorzugsweise zu 100 0hm und R₃ und R^ können vorzugsweise zu 100 Kiloohm und 11 Megaohm gewählt werden.

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Wenn der Arbeitskontakt m des Schalters 26 in seiner neutralen Stellung ist, ist der Punkt P auf neutralem Potential (d.h. dem gleichen Potential wie der negative Anschluß der Batterie 1), so daß das Steuerelektrodenpotential des PUT 24 niedriger als dessen Anodenpotential ist und der PUT 24 leitet. Die dem Ansteuertransistor zugeführte Steuerspannung sperrt daher diesen und den Schalttransistor 19 und schaltet damit das Gerät 2 aus.

Wenn der Arbeitskontakt m des Schalters 26 zum Kontakt a ■ bewegt wird, fließt Strom von der Batterie 1 über den Schalter 26 und den Widerstand 27 in den Speicherkondensator 11, so daß das Potential am Punkt P rasch die Spannung V_ der Batterie 12 erreicht. Das Steuerelektrödenpotential des PUT 24 wird über das Anodenpotential erhöht, um den PUT 24 zu sperren und dadurch die Transistoren und 19 zu öffnen und das Gerät 2 einzuschalten.

Wenn der Schalter 26 in seine neutrale Stellung zurückkehrt, wird die im Speicherkondensator 11 gespeicherte Ladung über die erste Entladungsstrecke, die aus dem Widerstand 28, der Diode 25 und den Basis-Emitter-Übergängen der Transistoren 17 und 19 besteht, entladen. Während dieser Zeit entlädt sich der Kondensator 11 mit einer ersten Geschwindigkeit exponentiell, wie die durchgehende Kurve D₁ der Fig. 4 zeigt, bis das Potential am Punkt P die Spannung V₁ zum Zeitpunkt t₁' erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist die Spannung am Punkt P gleich der Spannung an der Anode der Diode 25, und die Entladung über die erste Entladungsstrecke hört auf. Vor dem Zeitpunkt t₁' entlädt sich der Kondensator 11 auch über den Entladewiderstand 13, da jedoch die Widerstandswerte Ri und R_ um eine Größenordnung verschieden sind, kann die Größe der Entladung zu diesem--Zeitpunkt über den Widerstand 13 vernachlässigt werden.

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"if";

Wenn nach dem Zeitpunkt t₁' der Spannungspegel am Punkt P niedriger als die Spannung V₁, jedoch größer als die Schwellwertspannung V. des Steuerkreises 5 ist, entlädt sich der Speicherkondensator 11 über den Entladewiderstand 13. Da der Wert R₁ des Widerstands 13 wesentlich über dem Wert R₂ des Widerstands 28 liegt, ist die Entladegeschwindigkeit nach dem Zeitpunkt t.. ' von der vor dem Zeitpunkt t.. ' wesentlich verschieden. Die Spannung am Punkt P nimmt daher von der Spanitung V₁ auf den Schwellwert V längs der Kurve D„ in Fig. 4 ab und erreicht die Schwellwertspannung V zum Zeitpunkt t-« Wenn die Spannung am Punkt P die Spannung V erreicht, wird das Steuerelektrodenpotential des PUT 24 niedriger als dessen Anodenpotential, so daß der PUT 24 öffnet, die Transistoren 17 und 19 sperren und das Gerät 2 ausgeschaltet wird. Die gesamte Kurve D, die aus den beiden durchgehenden Kurven D₁ und D₂ gebildet ist, zeigt somit den Abfall der Spannung am Punkt P von der Batteriespannung V„ auf die Schwellwertspannung V . Die für den Schaltuhrbetrieb erforderliche Verzögerungszeit, d.h. die Zeit von der Betätigung des Schalters 26 bis die Spannung am Punkt P die Schwellwertspannung V_fc des Steuerkreises 5 erreicht, erstreckt sich somit von Null bis zum Zeitpunkt t₂, wie Fig. 4 zeigt. Diese Zeit ist im wesentlichen die Summe der beiden Zeiten t₁ und (t₂ - t₁'), und kann im wesentlichen durch KC₁R₁ + 4C₁R« ausgedrückt werden, wobei C₁ die Größe des Speicherkondensators 32 und K ein dimensionsloser Koeffizient ist. Wie Fig. 4 zeigt, ist die Verzögerungszeit der Schaltung der Fig. 5 um (t₂~t₁) größer als die der Schaltung der Fig. 3. Da der Teil 4C₁R₂ der Verzögerungszeit von der Spannung V_ß der Batterie 12 im wesentlichen nicht beeinflußt wird, und der Teil KC₁R₁ von der Spannung V„ völlig unabhängig ist, ist die Verzögerungszeit der Schaltuhr von der Spannung der Batterie 12 im wesentlichen unabhängig. Wie die strichpunktierte Kurve E in Fig. 2 zeigt, hat die Schaltuhr der Fig. 5 eine Verzögerungszeit, die über einen

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weiten Bereich von Batteriespannungen im wesentlichen konstant ist, jedoch erheblich größer als die (Kurve B) der Schaltuhr der Fig. 3.

Wenn der Arbeitskontakt m des Schalters 26 den Kontakt b berührt, entlädt sich der Speicherkondensator 11 rasch über den Widerstand 27, so daß ein Hörer das Gerät 2 ausschalten kann, ohne den Ablauf der gesamten Verzögerungszeit abwarten zu müssen.

Da die Schaltuhr 5 der Fig. 6 zwei komplementäre Transistoren 14, 16 hat, um einen Kreis zu bilden, der funktionsmäßig etwa einem Thyristor wie einem programmierbaren Unijunction-Transistor entspricht, ist die Arbeitsweise der Schaltuhr der Fig. 6 im wesentlichen gleich der der Fig. 5.

Bei dem beschriebenen, relativ einfachen Aufbau hat die Schaltuhr eine ziemlich lange Verzögerungszeit_r die von der Batteriespannung im wesentlichen unabhängig ist. Der Schalttransistor 19 und der Ansteuertransistor 17 können zusätzlich eine konstante Spannung an der Basis des Transistors 17 erzeugen, so daß der Aufbau im Vergleich zu anderen möglichen Anordnungen erheblich vereinfacht wird. Durch den einzigen Schalter 26 anstelle des zweipoligen Ausschalters mit den Schaltern 22, 23 und des Überbrückungsschalter 40 der Fig. 3 wird der Aufbau der Schaltuhr weiter vereinfacht.

Wenn ein einstellbarer Kondensator als Speicherkondensator 11 oder ein Einstellwiderstand für die Widerstände 13 und 28 verwendet wird, kann die Verzögerungszeit der Schaltuhr wahlweise eingestellt werden.

Auch kann eine von der Batterie 1 unabhängige Spannungsquelle für das Gerät 2 vorgesehen werden. Weiterhin kann ein Relais anstelle des Schalttransistors 19 und können mehrere Dioden in Reihe -anstelle der Diode 25 verwendet werden.

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Claims

SONY CORPORATION

TOKYO / JAPAN It 4752

Schaltuhr

Ansprüche

(1 J Schaltuhr zum Anschluß einer Gleichspannungsquelle an ein elektrisches Gerät, bestehend aus einer Schalteinrichtung, die zwischen die Quelle und das Gerät schaltbar ist und einen leitenden und einen nicht leitenden Zustand hat, und einer Ansteuereinrichtung für die Schalteinrichtung, die einen Steuereingang hat und die Zustände der Schalteinrichtung in Abhängigkeit von einer auf den Steuereingang gegebenen Steuerspannung wahlweise einstellt, gekennzeichnet durch einen Zeitgeber, um einen Spannungspegel zu. halten, der zunächst mit einer ersten Abfallgeschwindigkeit von einer ersten Spannung relativ zur Quellenspannung auf eine zweite Spannung abnimmt, und danach mit einer zweiten, davon verschiedenen Abfallgeschwindigkeit von der zweiten auf eine dritte Spannung abnimmt, und eine Einrichtung zur Erzeugung der Steuerspannung am Eingang der Ansteuereinrichtung, um diese zur Einstellung des einen Zustandes der Schalteinrichtung zu veranlassen, wenn der Spannungspegel über der dritten Spannung liegt, und zur Einstellung des anderen, wenn er unter die dritte Spannung abnimmt.

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2. Schaltuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet! daß die Schalteinrichtung einen Schalttransistor mit einer Steuerelektrode und einer mit dem Gerät verbundenen Ausgangselektrode hat, und daß die Ansteuereinrichtung einen Ansteuertransistor mit einer mit dem Steuereingang verbundenen Steuerelektrode und eine mit der Steuerelektrode des Schalttransistors zu dessen Steuerung verbundenen Ausgangselektrode aufweist.
3. Schaltuhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitgeber einen Speicherkondensator aufweist, der mit der Gleichspannungsquelle wahlweise verbindbar ist, um auf die erste Spannung geladen zu werden, eine erste Widerstandsentladungsstrecke, über die sich der Speicherkondensator entlädt, bis er die zweite Spannung erreicht, und eine zweite Widerstandsentladungsstrecke, über die sich der Speicherkondensator entlädt, bis er die dritte Spannung erreicht, und daß die Einrichtung zur Erzeugung der Steuerspannung eine Steuereinrichtung aufweist, die auf die Spannung des Speicherkondensators anspricht, um die Steuerspannung mit einem ersten Pegel zu erzeugen, wenn die Spannung des Speicherkondensators über der dritten Spannung liegt, und mit einem zweiten Pegel, wenn seine Spannung auf die dritte Spannung abgefallen ist.
4. Schaltuhr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor und der Ansteuertransistor bipolare Flächentransistoren mit Emitter und Basis sind, und daß die erste Widerstandsstrecke die Reihenschaltung aus einem Widerstand und den Emitter-Basis-übergängen des Schalt- und Ansteuertransistors umfassen.
5. Schaltuhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Widerstandsstrecke

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eine zwischen den Widerstand und den Emitter-Basis-übergang des Ansteuertransistors geschaltete Diode aufweist.
6. Schaltuhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die zweite Widerstandsentladungsstrecke einen Entladewiderstand mit einem Widerstandswert größer als der des Widerstands der ersten Widerstandsentladungsstrecke aufweist.
7. Schaltuhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die erste Widerstandsentladungsstrecke eine Konstantspannungsquelle mit einem Anschluß, der eine konstante Spannung bei der zweiten Spannung abgibt, und einen zwischen den Anschluß der Konstantspannungsquelle und den Speicherkondensator geschalteten Widerstand aufweist .
8. Schaltuhr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Konstantspannungsquelle wenigstens einen in Durchlaßrichtung vorgespannten Diodenübergang aufweist.
9. Schaltuhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die Steuereinrichtung ein als Thyristor wirkendes Element mit einer und zweiten Ausgangselektrode und einer Steuerelektrode aufweist, wobei die erste Ausgangselektrode die Steuerspannung liefert und die zweite Ausgangselektrode und die Steuerelektrode über den Speicherkondensator geschaltet sind.
10. Schaltuhr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß das als Thyristor wirkende Element ein programmierbarer Unijunction-Transistor mit Anode, Kathode und Steuerelektrode ist, und daß die erste und zweite Ausgangselektrode und die Steuerelektrode die Anode, Kathode bzw. Steuerelektrode ist.

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11. Schaltuhr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das als Thyristor wirkende Element aus zwei komplementären Transistoren mit Kollektor/ Emitter und Basis besteht/ und daß die Basis und der Kollektor des einen der beiden Transistoren mit dem Kollektor bzw. der Basis des anderen verbunden ist, und daß die Emitter der Transistoren die erste undzweite Ausgangselektrode und die Basis des einen die Steuerelektrode bildet.

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