DE3034734A1

DE3034734A1 - Mehrfunktionszeitrelais

Info

Publication number: DE3034734A1
Application number: DE19803034734
Authority: DE
Inventors: Hans-Wolfgang Ing.(grad.) 8562 Hersbruck Steinlein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-09-15
Filing date: 1980-09-15
Publication date: 1982-04-22
Also published as: JPS5782924A; EP0047934A2; ES8206906A1; EP0047934A3; ES505447A0; US4429278A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München VPA 80 P 3 1 7 0 DE

Mehrfunktionszeitrelais

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Mehrfunktionszeit- · relais mit von außen änderbarer Funktion.

Bei einem bekannten Mehrfunktionszeitrelais der obengenannten Art sind eine Reihe von Klemmen am Gehäuse des Relais vorgesehen, die durch unterschiedliche Brükkung bzw. durch Verlegung der Ansteuerung an andere Klemmen eine Umschaltung des Relais auf vier verschiedene Funktionen einschaltverzögernd, ausschaltverzögernd, einschaltwischend und taktend ermöglichen. Das heißt hier muß vor Inbetriebnahme umgeklemmt werden. (Multifunktionsrelais TRZEU der Firma Metzenauer & Jung, Prospektblatt W 2934/79).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrfunktionszeitrelais der obengenannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine Änderung der Zeitfunktion von beliebiger Stelle und zu beliebigen Zeitpunkten, d.h. auch während des Laufes des Multifunktionsrelais auf einfache Weise möglich ist. Dies wird bei einem Mehrfunktionsrelais der obengenannten Art auf einfache Weise dadurch erreicht, daß einem start-, stop- und rücksetzbaren elektronischen Laufzeitwerk ein Verknüpfungsnetzwerk mit zwei Eingängen vorgeschaltet ist, die zur Erzielung unterschiedlicher Arbeitsweisen des Laufzeitwerkes einzeln, getrennt und/oder gemeinsam zu beliebigen Zeitpunkten an Spannung legbar sind. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn das Laufzeitwerk ein Laufzeitoszillator mit einem Anlaufeingang, einem das Signal

La 2 Ts / 28.08.1980

- ζ- VPA80P3170DE

nach Zeitablauf ändernden Ausgang, einem Stop- und Rücksetzeingang sowie einem Invertierungseingang für das Signal am Ausgang ist.

Derartige Laufzeitoszillatoren sind beispielsweise unter der Bezeichnung MC 14541B von der Firma Motorola im Handel. Die Funktionsweise ist aus der Motorola-Beschreibung für den Laufzeitoszillator MC 14541B Seite 9-538 bis Seite 9-543 bekannt. Eine besonders einfache Art des Verknüpfungswerkes ergibt sich, wenn, das Verknüpfungsnetzwerk aus UND-, ODER- und Umkehrstufen und einem Flip-Flop besteht. Ein einfacher Aufbau des Mehrfunktionszeitrelais in Bezug auf die Schaltung ergibt sich, wenn die Spannung des einen Eingang an eine erste Umkehrstufe, die einen Eingänge zweier UND-Stufen und den einen Eingang einer ODER-Stufe; die Spannung des anderen Einganges an eine zweite Umkehr-Stufe, den zweiten Eingängen der ersten UND-Stufe und der ODER-Stufe sowie dem einen dynamischen Eingang eines Flip-Flop zugeführt ist, daß der Ausgang der zweiten Umkehrstufe am zweiten Eingang der zweiten UND-Stufe liegt, deren Ausgang mit dem Rückstelleingang des Flip-Flop verbunden ist und der Ausgang der ersten Umkehrstufe mit dem ersten Eingang der dritten UND-Stufe verbunden ist, deren zweiter Eingang mit dem zweiten Ausgang des Flip-Flop in Verbindung steht und daß der Ausgang der ersten UND-Stufe mit dem Setzeingang sowie mit dem zweiten dynamischen Eingang des Flip-Flop und dem ersten Eingang einer zweiten ODER-Stufe, deren Ausgang den Steuerausgang des Zeitrelais bildet und dessen zweiter Eingang am Ausgang des Laufzeitoszillators liegt, verbunden ist, wobei der Ausgang der dritten UND-Stufe am Invertierungseingang des Laufzeitoszillators, der Ausgang der ersten ODER-Stufe am Anlaufeingang und der erste Ausgang des Flip-Flop am Stop- und Rücksetzeingang des Laufzeitoszillators liegen.

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Anhand der Zeichnung wird der prinzipielle Schaltungsaufbau des erfindungsgemäßen Zeitrelais und deren Funktion und Anwendungsmöglichkeiten näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 7 unterschiedliche Pegelpläne entsprechend

der zu erwartenden Funktion des Zeitrelais, Fig. 8 bis 10 spezifische Anwendungen des erfindungsgemäßen Zeitrelais ohne Hilfskontakt, Fig. 11 bis 13 spezifische Anwendungen des erfindungsgemäßen Zeitrelais mit Hilfskontakt und Fig. 14 eine übliche Anwendung mit Hilfskontakt mit

einschaltwischender Funktion. . '

Das Kernstück des erfindungsgemäßen Zeitrelais ist das Laufzeitwerk, im Ausführungsbeispiel der Laufzeitoszillator 1 . Er besitzt einen Anlaufeingang, der mit U_ß bezeichnet ist, der auch als Autoreset bezeichnet wird. Er ist mit der Versorgungsspannung des Bausteines gekoppelt. Die Laufzeit wird hierdurch bei T=O gestartet, sobald positives Signal- an den Anlaufeingang U_ß angelegt ist. Der Ausgang Q des Oszillators wechselt bei Erreichen der Ablaufzeit die Polarität. Der Stop- und Rücksetzeingang (MR) auch Masterreset genannt, stopt die Laufzeit, wenn an diesem Eingang positives Signal an-' liegt. Weiterhin wird der Zähler zurückgesetzt. Der mit Q_g bezeichnete Eingang ist ein Invertierungseingang. Der Ausgang Q hat während der Laufzeit beispielsweise L-Signal; nach Erreichen der Ablaufzeit wechselt das L-Signal in Η-Signal, vorausgesetzt, daß am Invertierungseingang Q₃ ein negatives Potential, d.h. L-Signal, anliegt. Die Ausgangspolarität wird jeweils invertiert, wenn am Invertierungseingang Q_g Η-Signal liegt. Das Netzwerk zur Ansteuerung des Laufzeitoszillators 1 besteht, wie die Fig. 1 bis 7 zeigen, aus zwei Umkehrstufen I₁ und I₂, drei UND-Stufen U₁ bis U₃, zwei ODER-Stufen

--ir - VPA go P3 17 ODE

O₁ und O₂ und einem Flip-Flop FF. Der Flip-Flop besitzt einen ersten dynamisehen Eingang C₁, der auf eine nach H steigende Flanke reagiert, einen zweiten Eingang C«, der auf eine nach L fallende Flanke reagiert, zwei gegensätzlich polarisierte Ausgänge Q₁ und Q₂, einen Setzeingang S und einen RUckstelleingang R« Die Netzspannungsanschlüsse sind mit A₁ und B₁ bezeichnet. Der gemeinsame Gegenpol für die beiden Spannungen ist mit A₂ bezeichnet. Die elektrische Verknüpfung der einzelnen UND-, ODER- und Umkehrstufen, Flip-Flop mit dem Laufzeit oszillator untereinander ist aus den Fig. 1 bis 7 ohne nähere Erläuterung zu ersehen. Zur Funktion bei entsprechender Ansteuerung sind in den Pegelplänen 1 bis 7 an den einzelnen Punkten die Signale angegeben mit H oder L. Die Fig. 1 zeigt den Pegelplan für die Ansprechverzögerung. A₁ liegt hier während der Laufzeit an Spannung. Der Ausgang Q des Laufzeitoszillators 1 und der Steuerausgang St sind inaktiv. Beim Anlaufeingang Ug liegt Jedoch Η-Signal, so daß nach Erreichen der Ablaufzeit das Ausgangssignal wechselt, das Zeitrelais schaltet ansprechverzögert, was aus Pegelplan 2, Fig. 2 zu ersehen ist. Hier liegt weiterhin am A₁ Spannung und am Ausgang Q und am Steuerausgang St Η-Signal, so daß das eigentliche, hier nicht näher dargestellte Schaltglied des Zeitrelais hierdurch aktiviert werden kann.

Pegelplan 3 bis 6 stellt die Rückfallverzögerung dar. Im Pegelplan 3, Fig. 3 hat B₁ Spannung. Der Ausgang Q₁ des Flip-Flop FF wird durch C₁ gesetzt und blockiert über den Stop- und Rücksetzeingang MR den Laufzeitiszillator. Der Steuerausgang St sowie der Ausgang Q des Laufzeitoszillator 1 haben L-Signal. Wird nun A₁ zugeschaltet, siehe Fig. 4, bleibt der Zeitablauf, d.h. der Ausgang Q des Laufzeitoszillators blockiert, der Steuer-

3S ausgang St wird über die UND-Verknüpfung U₁ und die ODER-Verknüpfung O₂ aktiv, d.h. das Zeitrelais schaltet. Dieser Fall würde dem sogenannten Sofortschalten während

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der Funktion Rückfallverzögerung entsprechen. Wird nun A₁ wieder spannungslos gemacht und B₁ bleibt an Spannung, so werden die Ausgänge Q₁ und Q₂ des Flip-Flops FF durch C₂ invertiert. Der Stop- und Rücksetzeinang MR gibt den Laufzeitoszillator 1 frei und die Zeit läuft. Über die UND-Verknüpfung U,, den Invertierungseingang Q₂, den Ausgang Q des Laufzeitoszillators und die ODER-Stufe 2 bleibt der Steuerausgang aktiv, siehe . hierzu Fig. 5. Wird die Rücklaufzeit erreicht, so geht der Ausgang Q des Laufzeitoszillators 1· auf L-Signal, der Steuerausgang wird damit inaktiv, das Zeitrelais schaltet ab. Dies ist aus dem Pegelplan, Fig. 5 zu ersehen.

Ein gleichzeitiges Invertieren der Eingänge A₁ und B₁ wäre ein ungewollter Steuervorgang, der jedoch zufällig auftreten kann. A₁ wechselt von Null auf Nennspannung und B₁ von Nennspannung auf Null. Dies entspricht dem Start der Anspruchverzögerung, wie dies aus Fig. 1 zu ersehen ist.

Wechselt A₁ von Netzspannung auf Null und B₁ von Null auf Netzspannung, so werden die dynamischen Eingänge C₁ und C₂ des Flip-Flop FF gleichzeitig mit den passenden Flanken angesteuert. Dieser Fall ist aus Fig. 7 zu ersehen. Je nach kurz unterbrechender oder kurz überlappender Gleichzeitigkeit wird entweder der Fall Hilfsspannungszuschaltung nach Pegelplan 3 eintreten oder der Fall Startrückfallverzögerung nach Pegelplan Fig. 5-Beim Invertieren muß daher darauf geachtet werden, daß eine eindeutige Pause oder eindeutige Überlappung vorhanden ist.

Die vorgeschriebene Ansprechverzögerung bzw. Rückfallverzögerung ist mit einer Schaltung des Relais, wie sie aus den Fig. 8 und 9 zu entnehmen ist, zu erreichen. Bei

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der Ansprechverzögerung, Fig. 8, braucht lediglich der Steuerkontakt S eingeschaltet zu werden, d.h. der Hilfsschalter SH kann entfallen, da lediglich A₁ an Spannung gelegt werden muß. Bei der Rückfallverzögerung, Fig. 9, ist auch B₁ dauernd an Spannung gelegt, d.h. der Hilfsschalter SH ist geschlossen und der Steuerkontakt verbindet lediglich A,. mit dem Netz.

Für das Sofortschalten bzw. Durchschalten zeigt die Fig. 10 eine mögliche Schaltung. Sobald A₁ und B₁ an ■Spannung gelegt werden, gleichzeitig oder in zeitlich versetzter beliebiger Reihenfolge, wird über die UND-Verknüpfung U₁ der Ausgang Q₁ des Flip-Flop FF gesetzt, was zum Blockieren des Laufzeitoszillators führt. Gleichzeitig wird über U₁ und die ODER-Verknüpfung O₂ der Steuerausgang aktiv. Das Relais zi*ht an bzw. bleibt angezogen, siehe Pegelplan, Fig. 4. Folgende Fälle können hier unterschieden werden: Werden A₁ und B₁ gleichzeitig an Spannung gelegt, Schalter SH Fig. 10 ist geschlossen, und der Steuerkontakt S wird hernach betätigt, so schaltet das Relais sofort. Wird B₁ zu A₁ nach der Ablaufzeit eingeschaltet, d.h. SH wird nach S geschlossen, bleibt das Relais erregt. Wird B₁ zu A₁ während der Laufzeit zugeschaltet, so erfolgt eine AblaufZeitverkürzung. Hingegen wird, wenn A₁ zu B₁, was mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 10 nicht möglich ist, nach der Rücklaufzeit zugeschaltet, so schaltet das Relais ein. Wird A₁ zu B₁ während der Laufzeit zugeschaltet, so erfolgt der Rücklaufzeitabbruch.

Sind A₁ und B₁ ohne Spannung, fällt das Relais ab, der Laufzeitoszillator stopt. Auch hier sind wieder folgende Möglichkeiten zu unterscheiden: B₁ ohne Spannung, A₁ wird spannungslos gemacht nach der Ablaufzeit, d.h.

das Relais fällt ab. B₁ wiederum ohne Spannung und A₁

- T - VPA80P3170DE wird spannungslos gemacht während der Laufzeit, d.h. es erfolgt ein Ablaufzeitabbruch. Ist hingegen A₁ spannungslos und B₁ wird nach der Rücklaufzeit spannungslos gemacht, so bleibt das Relais abgefallen. Ist A₁ spannungslos und B₁ wird während der Rücklaufzeit spannungslos gemacht, so erfolgt eine Rücklaufzeitverkürzung.

Man kann hier zusammenfassen, daß, unabhängig in welchem Zustand, während der Laufzeit oder nach Beendigung der ■ Laufzeit und unabhängig, ob das Relais aneprechverzögert oder rückfallverzögert arbeitet; wenn A₁ und B₁ ·' erregt sind, wird das Relais eingeschaltet und es erfolgt ein Laufzeitstop. Wird A₁ und B₁ entregt, so wird das Relais ausgeschaltet und die Laufzeit wird zurück-. gestellt, d.h. Laufzeitreset. Wie nachgewiesen, ist durch entsprechende Ansteuerung die Zeitfunktion änder-■ bar, ohne Rücksicht auf die gerade ablaufende Funktionsphase. Dadurch lassen sich neben der Ansprechverzögerung, Rückfallverzögerung und dem Sofortschalten Zeitfunktionen wie Aus- oder Einschaltwischen, Blinken und Ansprech- und Rückfallverzögerung darstellen.

Das Ausschaltwischen ist beispielsweise in Fig. 11 schaltungstechnisch dargestellt. Der Hilfsschalter SH ist geschlossen, der Steuerkontakt S liegt im Kreis B₁, d.h. A₁ und B₁ liegen an Spannung. Der öffner des Relais ist offen, da der Schaltzustand nach Fig. 4 vorliegt. Wird B₁ entregt, so entspricht das dem Pegelplan Fig. 1,. d.h. es erfolgt Ansprechverzögerung, das Relais fällt ab und zieht nach der Ablaufzeit wieder an. Der Öffnerkontakt verhält sich ausschaltwischend.

Fig. 12 zeigt die Ansprech- und Rückfallverzögerung. 5 Wird der Schließer des Relais dazu verwendet, den Steuereingang B₁ mit der Steuerspannung zu verbinden - auch dies kann über einen Hilfsschalter SH erfolgen -, so

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ergibt sich die Zeitfunktion Änsprech- und Rückfallverzögerung, wie sie aus den Plänen Fig. 1, 4 und 5 zu ersehen ist. Der Schließer ist jedoch nicht potentialfrei.

Unter Einbeziehung eines Hilfsrelais. ist die Zeitfunktion Blinken darstellbar, Fig. 13. Die Arbeitsweise ist im Prinzip wie bei der Änsprech- und Rückfallverzögerung, nur daß die Rücklaufzeit sofort der Ablaufzeit folgt. Der Hilfskontakt r des Hilfsrelais R steuert automatisch den Blinkzyklus.

Die Fig. 14 zeigt lediglich, daß mit dem erfindungsgemäßen Relais auch die Funktion einschaltwischend wie mit üblichen ansprechverzögerten Zeitrelais ohne Schwierigkelten durchführbar ist.

Obige Ausführungen zeigen, daß es mit dem erfindungsgemäßen Zeitrelais lediglich durch Ansteuern von zwei Steuereingängen möglich ist, die wichtigsten oben beschriebenen Zeitfunktionen in beliebiger Zeit und Reihenfolge, d.h. also auch während einer Laufzeit und auch von fern zu verwirklichen, d.h. mit dem erfindungsgemäßen Zeitrelais ist eine automatische Zeitfunktionsumschaltung,ohne unlogische Reaktion hervorzurufen, möglich. Die Zeitfunktionsumschaltung erfolgt automatisch beim Installieren:

normal (ohne Hilfsspannung) = ansprechverzögert mit Hilfsspannung = rückfallverzögert.

Zusätzliche Einstellmittel wie Schalter, Stecker oder Klemmen entfallen. Die Vielzahl der erreichbaren Funktionen ist im Prinzip in der nachfolgenden Funktions- ' tabelle zusammengestellt. Der hierin bei der Spannung U angegebene Pfeil soll entweder ein Zuschalten oder ein Abschalten der Spannung darstellen. Der mittlere

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Teil der Tabelle unter Kommentar bringt zum Ausdruck, welche Funktionsphase vorliegt und unter Pegelplan ist ein Hinweis auf die entsprechende Figur, soweit dargestellt, angegeben.

14 Figuren
4 Patentanspruch

Funkftionstabelle

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	^A1	^B1	Kommentar	Pege.lplan
o S O) h U:c Wl t. § I tu	Ut	O	Start Ansprechverzögerung	Fig. 1
«h:o M t>	U	O	während der Laufzeit (AV).	Fig. 1
-P H cd O co t O <N O -KL .£	U O	O Ut	nach der Ablaufzeit Hilfsspannungszuschaltung	Fig. 2 Fig. 3
ΪΗΓ- O CC «H<H Oi W CD CO ω bC -H •P CO ti O to	UT	U	Erregen von Rückfallverzögerung	Fig. 4
	U	Start Rückfallverzögerung	Fig. 5
O	U	während der Laufzeit (RV)	Fig. 5
O uT	U Ut	nach der Rücklaufzeit Sofortschalten	Fig. 6 Fig. 4
U	ut	nach der Ablaufzeit	Fig. 4
U	ut	während der Laufzeit (AV)	Fig. 4
Ut	U	nach der Rücklaufzeit	Fig. 4
uT	U O	während der Laufzeit (RV) nach der Ablaufzeit	Fig. 4
U+	O	während der Laufzeit (AV)	—»—
O	Ui	nach der Rücklaufzeit	—»—
O U	Ui U\|	während der Laufzeit (RV) Start Einschaltwischen	-f- Fig. 1
Ut	Ul	Start Ansprechverzögerung	Fig. 1
U4	UT	indifferent, führt zu Hilfsspannungszuschaltung oder Start Rückfallverzögerung	Fig. 7 Fig. 3 Fig. 5

- 13 - VPA 80 P3.1 7 ODE Zusammenfassung

Mehrfunktionszeitrelais

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrfunktionszeitrelais mit von außen änderbarer Funktion.

Bei einem derartigen Relais ist ein Laufzeitoszillator (1) vorhanden,, der mit einem Verknüpfungsnetzwerk, das aus UND- und ODER-Stufen (U₁ bis U^, O₁, O₂) und Umkehrstufen (I₁, I₂) sowie einem Flip-Flop (FF) besteht, · derart zusammenschaltbar ist, daß einzeln, getrennt oder gemeinsam zwei Spannungseingänge unterschiedliche Arbeitsweisen des Laufzeitoszillators (1) bewirken können.

Hierdurch ist es möglich, unterschiedliche Zeitfunktionen in beliebiger Zeit und Reihenfolge, d.h. also auch während einer Laufzeit, ohne am Relais selbst Eingriffe vornehmen zu müssen, zu verwirklichen.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

M .J Mehrfunktionszeitrelais mit von außen änderbarer Funktion, dadurch gekennzeichnet, daß einem start-, stop- und rücksetzbaren elektronischen Laufzeitwerk (1) ein Verknüpfungsnetzwerk mit zwei Eingängen -(A₁, B₁) vorgeschaltet ist, die zur Erzielung unterschiedlicher Arbeitsweisen des Laufzeitwerkes (1) einzeln, getrennt und/oder gemeinsam zu beliebigen Zeitpunkten an Spannung legbar sind.
2. Mehrfunktionszeitrelais nach Anspruch 1, d a durch gekennzeichnet, daß das Laufzeitwerk ein Laufzeitoszillator (1) mit einem Anlaufeingang (Ug), einem das Signal nach Zeitablauf ändernden Ausgang ((2), einem Stop- und Rücksetzeingang (MR) sowie einem Invertierungseingang (QS) für das Signal am Ausgang ist.
3. Mehrfunktionszeitrelais nach Anspruch 1 oder 2, d a durchgekennzeichnet , daß das Verknüpfungsnetzwerk aus UND-XU₁-Uv), ODER-(O₁, O₂) und Umkehrstufen (I₁, I₂) und einem Flip-Flop (FF) besteht.
4. Mehrfunktionszeitrelais nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung des einen Eingangs an eine erste Umkehrstufe (I₁), die einen Eingänge zweier UND-Stufen (U₁, U₂) und den einen Eingang einer ODER-Stufe (O₁); die Spannung des anderen Einganges an eine zweite Umkehr-Stufe (I₂), den zweiten Eingängen der ersten UND-Stufe (U₁) und der ODER-Stufe (O₁) sowie dem einen Eingang eines Flip-Flop (FF) zugeführt ist, daß der Ausgang der zweiten Umkehrstufe (Ip) am zweiten Eingang der zweiten UND-Stufe (U₂) liegt, deren Ausgang mit dem Rückstelleingäng (R) des Flip-Flop verbunden ist und der Ausgang der ersten Umkehrstufe (I₁) mit dem ersten Eingang der dritten UND-Stufe (U^)

ORiGSNAL INSPECTED

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verbunden ist, deren zweiter Eingang mit dem zweiten Ausgang (Qp) des Flip-Plop (FF) in Verbindung steht und daß der Ausgang der ersten UND-Stufe (U₁) mit dem Setzeingang (S) sowie mit dem zweiten. Eingang (Invertiereingang C₂) des Flip-Flop (FF) und dem ersten Eingang einer zweiten ODER-Stufe (O₂), deren Ausgang den Steuerausgang (St) des Zeitrelais bildet und dessen zweiter Eingang am Ausgang (Q) des Laufzeitoszillators liegt, verbunden ist, wobei der Ausgang der dritten UND-Stufe (υ,) am Invertierungseingang (Qg) des Laufzeitoszillators, der Ausgang der ersten ODER-Stufe (O₁) am Anlaufeingang (Ug) und der erste Ausgang (Q₁) des Flip-Flop am Stop- und Rücksetzeingang (MR) des Laufzeitoszillators liegen.