DE3042248A1 - Vorrichtung zum verzoegerten ausschalten der betriebsspannung von geraeten - Google Patents

Vorrichtung zum verzoegerten ausschalten der betriebsspannung von geraeten

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DE3042248A1
DE3042248A1 DE19803042248 DE3042248A DE3042248A1 DE 3042248 A1 DE3042248 A1 DE 3042248A1 DE 19803042248 DE19803042248 DE 19803042248 DE 3042248 A DE3042248 A DE 3042248A DE 3042248 A1 DE3042248 A1 DE 3042248A1
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switch
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transistor
delay
supply
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DE19803042248
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English (en)
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Werner Dipl.-Ing. 7317 Wendlingen Breckel
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/28Modifications for introducing a time delay before switching

Landscapes

  • Measurement Of Predetermined Time Intervals (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum verzögerten Ausschalten der Betriebs-
  • 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.
  • Des weiteren ist diese Schaltungsanordnung dann nicht verwendbar, wenn es sich nicht um ein Meßgeräte sondern um ein anderes elektrisches Gerät handelt.
  • 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.
  • 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.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Wird das elektrische Gerät 1 bewegt, so wird der Bewegungsschalter 4 kurzfristig oder länger geschlossen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (8)

  1. Ansprüche Vorrichtung zum Einschalten und verzögerten Abschalten der Betriebsspannung elektrischer Geräte, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (4) vorgesehen ist, der auf Bewegungen des elektrischen Gerätes (1) anspricht und daß eine elektrische Verzögerungsschaltung vorhanden ist, die durch eine Änderung des Schaltzustandes des Schalters (4) gesetzt wird und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit die Stromzufuhr unterbricht oder verringert, wenn keine weitere Betätigung des Schalters (4) erfolgt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzufuhr zusätzlich in Abhängigkeit von einem Meßsignal ausschaltbar oder verringerbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung der Stromzufuhr durch einen zwischen einer Betriebsspannungsquelle (3) und dem Gerät (1) angeordneten Schalter erfolgt und daß die Stromversorgung der Verzögerungsschaltung hinter dem Schalter (2) abgegriffen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzögerungsglied eine Verstärkeranordnung (14) vorgesehen ist, deren Verzögerungszeit durch ein RC-Glied (15, 16v bestimmt ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine digitale Schaltungsanordnung mit mindestens einen Zähler (25) Verwendung findet und die Verzögerungszeit durch den Zahlerstand und die Frequenz eines Taktgenerators (27) bestimmt ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang zum Setzen der Verzögerungsschaltung dynamisch ausgebildet ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsspannungsschalter (2) als Transistor ausgebildet ist, dessen Basis von der Verzögerungsschaltung angesteuert wird.
  8. 8. Bewegungsschalter für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Quecksilberschalter (31) beweglich federnd an einem Gehäuse (30) des elektrischen Gerätes (1) gelagert ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0184758A2 (de) * 1984-12-07 1986-06-18 Hitachi, Ltd. Fahrzeug-Höhen-Regelvorrichtung
FR2595519A1 (fr) * 1986-03-05 1987-09-11 Hella Kg Hueck & Co Alimentation pour un circuit electronique

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