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Vorrichtung zum verzögerten Ausschalten der Betriebs-
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spannung von Geräten Stand der Technik Die Erfindung geht aus von
einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 25 32 706 ist
es bereits bekannt, Meßeinrichtungen nur bei anliegendem Meßsignal zu betreiben.
Hierbei wird die Meßeinrichtung nur betrieben, wenn ein Meßsignal am Eingang der
Meßeinrichtung anliegt. Diese Vorrichtung ist jedoch dann nicht brauchbar, wenn
Meßsignale gemessen werden sollen, die sich zum Auslösen von Impulsen für eine Verzögerungsschaltung
nicht eignen.
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Des weiteren ist diese Schaltungsanordnung dann nicht verwendbar,
wenn es sich nicht um ein Meßgeräte sondern um ein anderes elektrisches Gerät handelt.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Abschalten in
Abhängigkeit von der Bewegung des Gerätes erfolgt. Es kommt daher nicht auf das
Vorhandensein eventueller Eingangs signale an, sondern
darauf,
daß das elektrische Gerät bewegt wird.
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Diese Anordnung ist daher auch bei Geräten anwendbar, die entweder
keine Eingangs signale haben oder aber solche Eingangssignale, die für eine Verwertung
nicht geeignet sind, wie beispielsweise Strom- oder Spannungsmeßgeräte.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung
möglich.
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Besonders vorteilhaft ist es, die Bewegungsmessung zusätzlich von
einem Meßsignal am Eingang des Gerätes abhängig zu machen. Hierbei kann die Verknüpfung
entweder in Form einer Und-Verknüpfung oder einer Oder-Verknüpfung erfolgen. Bei
einer Oder-Verknüpfung wird das Gerät abgeschaltet, wenn entweder keine Bewegung
erfolgt oder kein Meßsignal anliegt. Bei einer Und-Verknüpfung muß sowohl ein Meßsignal
anliegen als auch das Gerät bewegt werden. Je nach Anwendungsfall kann es auch zweckmäßig
sein, nur Teile des Gerätes auszuschalten und dadurch die Stromzufuhr nicht vollständig
zu unterbrechen sondern nur zu verringern.
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Die Unterbrechung der Stromzufuhr erfolgt am zweckmäßigsten durch
eine zwischen der Betriebsspannungsquelle und dem Gerät angeordneten Schalter, der
durch die Verzögerungsschaltung geschaltet wird. Ein solcher Schalter kann ein Relaiskontakt
oder aber ein elektronischer Schalter sein.
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Das notwendige Verzögerungsglied zur Verzögerung des Ausschaltvorganges
ist analog oder digital ausbildbar, Die analoge Anordnung erfordert meist einen
geringen Bauteileaufwand, während mit digitalen Anordnungen beliebige, auch sehr
lange Zeitabstände zur Verzögerung
vorgesehen werden können. Am
einfachsten läßt sich ein Verzögerungsglied in analoger Form durch ein RC-Glied
nachbilden. Um längere Zeiten zu erzielen, ist es vorteilhaft, einen Verstärker
vorzuschalten, so daß die Entladezeitkonstante des RC-Gliedes größer gewählt werden
kann Bei einer digitalen Schaltungsanordnung ist es zweckmäßiger, einen Zähler zu
verwenden, der durch einen Taktgenerator gesteuert ist und beim Erreichen eines
bestimmten Zählerstandes schaltet. Diese Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß
sowohl durch die Frequenz des Taktgenerators als auch durch die Festlegung des Zählerstandes
eine breite Variationsmöglichkeit gegeben ist. Des weiteren lassen sich solche Schaltungsanordnungen
leicht integriert ausführen, so daß sie bei einem Gerät, das bereits integrierte
Schaltungen enthält, leicht bei einem Baustein zusätzlich mit untergebracht werden
können, so daß der Kostenfaktor kaum eine Rolle spielt. Der Setzeingang der Verzögerungsschaltung
wird vorte-ilhafterweise dynamisch ausgebildet, so daß nach dem Setzen der Eingangs
strom für die Schaltungsanordnung sehr gering ist. Der Betriebsspannungsschalter
ist vorteilhafterweise als Transistor ausgebildet, dessen Basis von der Verzögerungsschaltung
angesteuert wird.
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Durch diese Maßnahme läßt sich die Schaltungsanordnung insgesamt sehr
einfach halten. Die Verzögerungsschaltung ist erst hinter dem Schalter an die Spannungsversorgung
angeschlossen, so daß sie im abgeschalteten Zustand keinen Strom verbraucht. Die
gesamte Schaltungsanordnung findet vorteilhafterweise bei Batteriegeräten Verwendung,
bei denen das Ausschalten oft vergessen wird.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig.
1 eine analoge Schaltungsanordnung zur verzögerten Abschaltung der Betriebsspannung
elektrischer Geräte, Fig. 2 eine digitale Schaltungsanordnung und Fig. 3 ein Beispiel
eines Bewegungsschalters wie er in den elektrischen Geräten Verwendung finden kann.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Fig. 1 wird ein elektrisches
Gerät 1 über einen Transistor 2 von einer Spannungsquelle 3 versorgt. Die zweite
Verbindung von der Spannungsquelle 3 zum elektrischen Gerät 1 wird über die Masseleitung
geführt.
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Bei dem elektrischen Gerät 1 handelt es sich vorzugsweise um ein batteriebetriebenes
Gerät, das häufig bewegt werden muß. Solche Geräte sind beispielsweise Strom- oder
Spannungsmeßgeräte, Schallpegelmesser, Motortestgeräte, Taschenlampen oder elektrisch
betrieb'ene Spielzeuge. Mit der Spannungsquelle 3 ist ein Bewegungsschalter 4 verbunden,
der wiederum zu einem Widerstand 5 führt. An den Widerstand 5 ist ein RC-Glied mit
dem Widerstand 6 und dem Kondensator 7 angeschlossen. Diese RC-Kombination steht
mit der Basis eines Transistors 8 in Verbindung. An die Basis des Transistors 8
ist des weiteren ein Widerstand 9 angeschlossen, der gegen Masse geschaltet ist.
An das RC-Glied mit dem Widerstand 6 und dem Kondensator 7 ist des weiteren ein
Widerstand 10 angeschlossen, der seinerseits mit dem Eingang 11 des elektrischen
Gerätes 1 verbunden ist. Der Emitter
des Transistors 8 ist gegen
Masse geschaltet. Der Kollektor des Transistors 8 führt über einen Kondensator 12
zu einem Triggereingang 13 eines elektrischen Timers 14. Ein solcher Timer ist vorteilhafterweise
in CMOS-Technik ausgeführt undkann beispielsweise die integrierte Schaltung 555
der Firmen Intersil oder Exar sein. Das Zeitverhalten des Timers 14 wird durch ein
RC-Glied bestimmt, das an den Timer angeschlossen ist.
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Ein Widerstand 15 ist zu diesem Zweck zwischen Betriebsspannung und
Zeiteingang geschaltet, während ein Kondensator 16 vom Zeiteingang zur Masse geführt
ist. Ein-Ausgang 17 des Timers 14 führt zu einem Negierglied 18, das im einfachsten
Fall aus einem Transistor bestehen kann. Der Ausgang des Negiergliedes 18 steht
über einen Widerstand 19 mit der Basis- des Transistors 2 in Verbindung. Zwischen
dem Emitter und der Basis des Transistors 2 ist ein weiterer Widerstand 20 geschaltet.
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Ein weiterer Widerstand 21 ist zwischen der Basis des Transistors
2 und dem Kollektor des Transistors 8 geschaltet. Zwischen der Betriebsspannungsleitung
und dem Triggereingang 13 des Timers 14 liegt ein weiterer Widerstand 22.
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Wird das elektrische Gerät 1 bewegt, so wird der Bewegungsschalter
4 kurzfristig oder länger geschlossen.
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Der Bewegungsschalter 4 kann auch auf Erschütterungen ansprechen oder
auf einen Betriebsartenschalter. Dadurch gelangt ein mehr oder minder langer Impuls
über den Widerstand 5 und den Kondensator 7 an den Transistor 8, der dann leitend
wird. Der Kondensator 7 sorgt dafür, daß dieser Vorgang dynamisch erfolgt, d. h.
also auch bei geschlossenem Schalter 4 nur ein kurzer Impuls an den Transistor 1
gelangt. Der Widerstand
6, der zum Entladen des Kondensators 7
bei geöffnetem Schalter 4 dient, wird dabei so hochohmig gewählt, daß der Transistor
8 auch bei geschlossenem Schalter 4 nur dynamisch schalten kann. Bei durchgeschaltetem
Transistor 8 gelangt ein O-Signal ebenfalls dynamisch über den Kondensator 12 zum
Triggereingang 13 des Timers 14. Durch dieses Triggersignal wird der Timer 14 gestartet,
und gibt an seinem Ausgang 17 ein 1-Signal ab, das nach einer vorgegebenen Zeit
endet. Die vorgegebene Zeit wird im wesentlichen durch den Widerstand 15 und den
Kondensator 16 bestimmt, die an den zeitbestimmenden Eingang des Timers angeschlossen
sind. Das Negierglied 18 dient dazu, die von dem Timer NE 555 abgegebenen Signale
für den hier gezeichneten Anwendungsfall zu invertieren. Am Ausgang des Negiergliedes
18 liegt dann während des eingeschalteten Zeitraums ein O-Signal, danach jedoch
ein 1-Signal.
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Während des O-Signals am Ausgang des Negiergliedes 18 kann ein Strom
über den Widerstand 20 und den Widerstand 19 gegen Masse fließen. Der Spannungsabfall
am Widerstand 20 öffnet Transistor 2, so daß in diesem Zeitraum das elektrische
Gerät 1 im Betrieb ist. Ein 1-Signal am Ausgang des Negierers verhindert einen Stromfluß
durch den Widerstand 20, so daß der Transistor 2 nicht öffnet. Da der Timer 14 als
auch das Negierglied 18 nach dem Schalter 2 angeschlossen sind, ist es notwendig,
eine Maßnahme zu treffen, die das erste Einschalten des Gerätes ermöglicht.
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Hierzu wird wiederum der Transistor 8 zu Hilfe genommen. Schaltet
dieser Transistor 8 nach dem ersten Schließen des Schalters 4 durch, so wird der
Spannungsabfall am Widerstand 20 nicht durch die Verbindung nach Masse über Widerstand
19 sondern zuerst durch eine Verbindung nach Masse über den Widerstand 21 und den
Transistor
8 erzeugt. Zum Zeitpunkt des Sperrens des Transistors
8 ist bereits der Timer gesetzt, so daß der Stromfluß über den Widerstand 19 und
dem Negierglied 18 zur Masse gelangen kann. Da der spezielle Timer nur mit O-Signalen
zu triggern ist, ist der Widerstand 22 vorgesehen, der den Triggereingang auf einem
hohen Pegel hält, solang kein Impuls am Kondensator 12 anliegt. Um nicht nur durch
Bewegungen ein Ausschalten des Gerätes verhindern zu können, wird über einen Widerstand
10 das Eingangssignal am Eingang 11 des elektrischen Gerätes 1 verstärkt oder unverstärkt
abgenommen, so daß es bei geeigneten Eingangssignalen auch möglich ist, durch diese
Eingangssignale Impulse auf den Transistor 8 zu übertragen. In diesem Fall wird
ein Ausschalten des Gerätes verhindert, wenn entweder der Bewegungsschalter 4 geschlossen
wird oder wenn ein entsprechendes Eingangssignal am elektrischen Gerät anliegt.
Ein Starten des Gerätes läßt sich vorteilhafterweise ebenfalls durch das Anlegen
eines Eingangssignals an den Eingang 11 oder durch das Bewegen des Gerätes erzielen.
Jedoch kann es günstig sein, zusätzlich einen Drucktaster parallel zum Bewegungsschalter
4 vorzusehen, durch den auch ohne Bewegen des Gerätes ein Einschalten ausgelöst
werden kann.
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Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer Schaltungsanordnung von Fig. 1.
Oben ist die Betriebsleitung dargestellt, deren linke Seite wiederum zur nicht dargestellten
Batterie 3 und zum nicht dargestellten Bewegungsschalter 4 führt. Es ist Transistor
2 erkennbar, dessen Emitter-Basis-Strecke durch den Widerstand 20 überbrückt ist.
Der Widerstand 21 führt wiederum zum Kollektor des Transistors 8, an dem außerdem
der Kondensator 12 angeschlossen ist. Der Kondensator 12 ist
hier
jedoch an ein Negierglied 23 angeschlossen, dessen Ausgang zu einem Reset-Eingang
24 eines digitalen Zählers 25 führt. An einem Zählerausgang 26 ist wiederum der
Widerstand 19 angeschlossen, der zur Basis des Transistors 2 führt. Ein Taktgenerator
27 liefert über eine Leitung Zählimpulse an den Zähler 25, wobei der Taktgenerator
einen Stopp-Eingang 28 aufweist, der mit dem Zählerausgang 26 verbunden ist. Gestartet
wird diese Schaltungsanordnung ebenso, wie dies bereits anhand der vorhergehenden
Figur besehrieben worden ist.
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Schaltet der Transistor 8 durch, gelangt über den Kondensator 12 und
das Negierglied 23 ein 1-Signal an den Rücksetzeingang des CMOS-Binärzählers 25,
so daß vom Taktgenerator 27 gesteuert, zu zählen beginnt. Als Binärzähler eignen
sich insbesondere die Typen 4024 oder 4020 der Firma RCA. Am Zählerausgang 26 des
Zählers liegt solange ein O-Signal an, bis der vorgegebene Zählerstand, der sich
aus dem angeschlossenen Ausgang ergibt, erreicht ist. Beim Erreichen dieses Wertes
wird auf 1 umgeschaltet. Dadurch ist auch kein Stromfluß durch den Widerstand 20
mehr möglich, der zuerst durch das Schalten des Transistors 8 über den Widerstand
21 eingeleitet wurde und über den Widerstand 19 aufrechterhalten wurde, so daß der
Transistor 2 sperrt. Über den Stopp-Eingang 28 wird gleichzeitig auch der Taktgenerator
27 gesperrt, so daß ein Weiterzählen nicht mehr erfolgen kann. Als Taktgenerator
eignen sich bekannte CMOS-Generatoren, die aus Nand- oder Nor-Gliedern gebildet
sind. Sowohl Taktgenerator 27 als auch Zähler 25 werden hinter dem Transistor 2
an die Betriebsspannungsleitung angeschlossen, so daß sie im Ruhezustand keinen
Strom benötigen.
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Die gesamte Schaltungsanordnung und das elektrische Gerät 1 können
im ausgeschalteten Zustand keinen Strom aufnehmen, so daß ein Verbrauch der elektrischen
Batterie durch diese Vorrichtung nicht bewirkt wird. Nur für den Fall, daß der Bewegungsschalter
aus irgendwelchen Gründen im geschlossenen Zustand verharrt, fließt ein geringer
Reststrom über die Widerstände 5, 6 und 9 gegen Masse. Da diese Widerstände jedoch
sehr hochohmig gehalten werden können, beschränkt sich der Strom auf wenige Mikroampere.
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In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Bewegungsschalters dargestellt,
wie er beispielsweise in einer Schaltungsanordnung nach Fig. 1 oder 2 verwendet
werden kann. An einem Gehäuse 30 des elektrischen Gerätes 1 ist ein Quecksilberschalter
31 auf einem Lager 32 gelagert. Eine weiche Feder 33 hält den Quecksilberschalter
31 in einer Lage von etwa 45 . Wird nun das Gehäuse bewegt, so kippt der Quecksilberschalter
31 in die Waagerechte, das Quecksilber 34 schließt die Schaltkontakte 35 untereinander
kurz, so daß der Schalter geschlossen ist. Als Bewegungsschalter 4 sind jedoch weitere
ähnliche Anordnungen möglich.