DE3103685C2 - Electronic timing relay with a frequency-selective feedback oscillator - Google Patents
Electronic timing relay with a frequency-selective feedback oscillatorInfo
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Abstract
Es wird ein elektronisches Zeitrelais mit einem frequenzselektiven Rückkopplungsoszillator beschrieben, der im wesentlichen aus zwei in Reihe geschalteten Gattern besteht, deren Ein- und Ausgänge sowie deren Verbindungspunkt mittels einer besonderen Schaltung aus RC-Gliedern bestehend so miteinander verknüpft sind, daß sich eine Generatorschaltung ergibt, die von handelsüblichen C-MOS-Bauteilen ausgehend den modernen Anforderungen an elektronische Zeitrelais gerecht wird. Eine Frequenzveränderung wenigstens im Verhältnis 1 : 20 mittels niederohmiger Einstellwiderstände gewährleistet eine lineare Genauigkeit der vorzugebenden Werte bei geringem schaltungstechnischen Aufwand und einfachster Abgleichmöglichkeit, ohne daß besondere Rücksicht auf die Toleranzen der Bausteine der Schaltung zu nehmen wäre.An electronic timing relay with a frequency-selective feedback oscillator is described, which essentially consists of two gates connected in series, whose inputs and outputs as well as their connection point are linked by means of a special circuit consisting of RC elements so that a generator circuit results. which, based on commercially available C-MOS components, meets the modern requirements for electronic timing relays. A frequency change at least in a ratio of 1:20 by means of low-resistance setting resistors ensures linear accuracy of the values to be specified with little circuitry effort and the simplest possible adjustment, without having to pay special attention to the tolerances of the components of the circuit.
Description
Die Erfindung bezieht s'ch auf ein elektronisches Zeitrelais mit einem frequenzselektiven Rückkopplungsoszillator nach dem Gattungsteil des Anspruchs 1.The invention relates to an electronic one Time relay with a frequency-selective feedback oscillator according to the preamble of claim 1.
Es ist bereits eine Schaltungsanordnung auf Transistorbasis für eine stetig bzw. stufenweise einstellbare Zeitverzögerung eines Signals insbesondere in Steuerschaltungen bekannt, wobei die Ausgänge zwei astabiler Kippschaltungen an den Eingang einer Koinzidenzstufe geschaltet sind, so daß bei Koinzidenz, insbesondere der negativen Impulse, am Ausgang der Koinzidenzstufe ein Signal auftritt, und wobei zur stetigen Regelung der Zeitverzögerung die Frequenz beider Kippschaltungen gleichzeitig und in einem vorher definierten Verhältnis einstellbar sind (DE-AS 11 50 116).There is already a transistor-based circuit arrangement for a continuously or step-wise adjustable Time delay of a signal is known in particular in control circuits, the outputs two being more astable Flip-flops are connected to the input of a coincidence stage, so that when there is coincidence, in particular the negative impulses, a signal occurs at the output of the coincidence stage, and for the continuous regulation of the Time delay the frequency of both flip-flops at the same time and in a predefined ratio are adjustable (DE-AS 11 50 116).
Auch ist ein Verfahren zum Bestimmen des Zeitablaufes für elektrisch betätigte Zeitschalter nicht neu, bei dem zwei an Zeitschaltern einstellbare Grundzeiten oder zwei einstellbare Grundzeiten an einem Zeitschalter mit Flip· Flop-Stufen derart wechselseitig schaltbar sind, daß eine die Impulsabgabe darstellende Vervielfachung der Grundzeiten nach binärer Zählweise erfolgt, wobei sich gleichzeitig die Rückstellzeiten für die Wiederinbetriebnahme der Zeitfolgen nicht auswirken (DE-OS 14 13 877).Also, there is no method for determining the timing for electrically operated time switches new, with two adjustable base times or two adjustable base times a time switch with flip-flop stages in such a way alternately are switchable that a multiplication of the basic times representing the pulse output binary counting, with the reset times for restarting the Time sequences do not have an effect (DE-OS 14 13 877).
Um zwei getrennte Zeitkreise mit einem Einstellorgan so zu synchronisieren, daß beim Versagen eines Zeitkreises die Zeit des anderen Zeitkreises definiert zu Gunsten der jeweils geforderten Sicherheit länger oder kürzer wird, ist auch bereits ein elektronisches Zeitrelais bekannt, das sich einer Doppelschaltung, bestehend aus Generator und Teiler, bedient, der in Verbindung mit einem Steuerteil auf ein Flip-Flop arbeitet, wobei zwei seriegeschaltete ÄC-Glieder mit umgekehrter Reihenfolge ihrer Schaltungselemente und ein ohmscher Spannungsteiler vorgesehen sind, und wobei zwischen ,j die Verbindungspunkte der Widerstände der ÄC-Glie- f der und dessen Kondensatoren die Steuerstrecke eines von zwei komplementären Halbleiterschaltern geschaltet ist (DE-AS 23 18 484).In order to synchronize two separate time circuits with a setting element so that if one time circuit fails, the time of the other time circuit is defined longer or shorter in favor of the required safety, an electronic time relay is already known, which is a double circuit consisting of a generator and Divider, operated, which works in connection with a control part on a flip-flop, whereby two series-connected ÄC elements with the reverse order of their circuit elements and an ohmic voltage divider are provided, and between , j the connection points of the resistors of the ÄC element which and whose capacitors the control path of one of two complementary semiconductor switches is connected (DE-AS 23 18 484).
Diese bekannten, in Verbindung mit elektronischen Zeitrelais verwendeten Schaltungen dienen zum Teil jedoch nur bestimmten Aufgabenstellungen und bedienen sich andererseits logischer Schaltungen mit einer Vielzahl von Bauelementen, die nur schwer abzugleichen sind.These known circuits used in connection with electronic timing relays are used in part however only certain tasks and on the other hand use logic circuits with one Large number of components that are difficult to match.
Andererseits sind auch schon abgleichbare astabile Multivibratoren in Verbindung mit elektronischen Zeitrelais in Form von handelsüblichen Bausteinen als Zeitgenerator zur Anwendung gebracht worden, die im wesentlichen aus zwei reihegeschalteten Gattern bestehen, deren invertierte Ausgänge einerseits eingangsseitig ohmsch rückgekoppelt sind und andererseits kapazitiv (Motorola MC MOS-Handbuch, 3. Auflage, 1975, S. 8.22 ff.). Dieser bekannte Baustein stellt im wesentlichen einen frequenzselektiven Rückkopplungsoszillator dar und basiert im wesentlichen darauf, daß eine 360°-Phasendrehung in einer geschlossenen Schleife aufrechterhalten wird, während bekanntlich Multivibratorschaltungen auf der Lade- und Entladezeit von ÄC-Schaltungen basieren, so daß der astabile Multivibrator als zeitgesteuerter Oszillator anzusehen ist. Die Multivibratorschaltung ist bei dem bekannten Baustein in C-MOS-Technik realisiert, wobei der Schutzwiderstand, der den Eingang des ersten Gatters mit seinem invertierten Ausgang verbindet, zehnmal größer ist als ein mit diesem in Reihe liegender zweiter Widerstand. Diese handelsüblichen C-MOS-Bausteine können den Anforderungen für elektronische Zeitrelais nur dann gerecht werden, wenn mittels der Einstellwiderstände die Frequenz wenigstens im Verhältnis 1 :20 verändert werden kann, wofür der erwähnte niederohmige Einstellwiderstand unumgänglich ist. Unter Einhaltung der Betriebsbedingungen für den bekannten Baustein läßt sich mit diesem die gewünschte Einstellung jedoch nicht bzw. nur unter Hinnahme anderer Nachteile erreichen, wobei das Verhältnis zwischen den genannten, in Reihe liegenden Widerständen zwischen Eingang und invertiertem Ausgang des Gatters nicht konstant bleibt.On the other hand, there are already adjustable astable multivibrators in connection with electronic ones Timing relays in the form of commercially available modules have been used as a time generator, which in the essentially consist of two gates connected in series with inverted outputs on the one hand on the input side are ohmically fed back and on the other hand capacitive (Motorola MC MOS manual, 3. Edition, 1975, p. 8.22 ff.). This well-known building block represents is essentially a frequency-selective feedback oscillator and is essentially based on that a 360 ° phase rotation is maintained in a closed loop while known Multivibrator circuits are based on the charging and discharging time of ÄC circuits, so that the astable Multivibrator is to be regarded as a time-controlled oscillator. The multivibrator circuit is in the known one Module realized in C-MOS technology, whereby the protective resistor, which is the input of the first gate connects to its inverted output, is ten times larger than a second one in series with it Resistance. These commercially available C-MOS modules can meet the requirements for electronic timing relays only be fair if the frequency is at least in proportion by means of the setting resistors 1: 20 can be changed, for which the mentioned low-resistance setting resistor is inevitable. In compliance with the operating conditions for the known module can be with this the desired Attitude, however, can not be achieved or can only be achieved by accepting other disadvantages, whereby the ratio between the mentioned resistors in series between the input and the inverted output of the Gatters does not remain constant.
Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, für ein elektronisches Zeitrelais einen frequenzselektiven Rückkopplungsoszillator derThis is where the present invention, on which the object is based, comes in for an electronic timing relay a frequency-selective feedback oscillator of the
eingangs genannten Art zu schaffen, der, ausgehend von dem handelsüblichen C-MOS-Baustein, eine Frequenzeinstellung im Verhältnis von wenigstens 1 :20 bei hoher Genauigkeit und großer Linearität unter gleichzeitigem einfachen Ausgleich der bausteinmäßig gegebenen Toleranzen mit preislich günstigen Voraussetzungen gewährleistet.to create the type mentioned at the beginning, starting from the commercially available C-MOS module, a frequency setting in a ratio of at least 1:20 with high accuracy and high linearity Simultaneous simple compensation of the tolerances given in terms of the building blocks with favorable prerequisites guaranteed.
Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruch? 1 gegebenen Merkmale erreicht.The solution to this problem is achieved according to the invention by the features in the characterizing part of claim? 1 given characteristics achieved.
Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Aufgabenlösung ergibt sich aus dem Unteranspruch.An advantageous further development of this solution to the problem results from the sub-claim.
Die vorliegende Generatorschaltung ermöglicht die Realisierung eines Mehrbereichsrelais für Schaltzeiten von wenigen Millisekunden bis mehreren Stunden \ί gleichermaßen wie den Aufbau eines nur für einen Zeitbereich ausgelegter Zeitrelais auf einfache Weise unter Verwendung handelsüblicher C-MOS-Bausteine. Die Frequenz läßt sich in einem ausreichenden Verhältnis verändern, wobei die Anforderungen an ,,.^Genauigkeit und Linearität bei einfacher Abgleichmög- \ Iichkeit und genauer Einstellung der Zeitskala unter 'Ausgleich aller Schaltungs- und Bauteiltoleranzen eine preislich günstige Realisierung erlaubt.The present generation circuit enables the implementation of a multi-range relay switching times of a few milliseconds to several hours \ ί alike including building a is laid out only for a time range Timer easily using commercially available C-MOS devices. The frequency can be changed in a ratio sufficient to requirements regarding ,,. ^ Accuracy and linearity with simple Abgleichmög- \ Iichkeit and accurate setting of the time scale allows a price favorable implementation as' settlement of all circuit and component tolerances.
Die Zeichnung zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Generatorschaltung
lunter Verwendung zweier reihegeschalteter Gatter mit ... jeweils invertierten Ausgängen.
, Entsprechend der Darstellung liegt der invertierte Ausgang A 1 des ersten Gatters Gi am Eingang E 2
des zweiten Gatters G 2. Der invertierte Ausgang A 2 :des zweiten Gatters G 2, der zur Klemme A' führt, ist
- über den Anschlußpunkt 2 und einen Kondensator C sowie einen Schutzwiderstand Äs mit dem Anschluß-
:punkt 3 des Eingangs Ei des ersten Gatters GJ
einerseits verbunden und andererseits über eine HC-Schaltung mit dem Anschlußpunkt 1 in der
Verbindung zwischen dem invertierten Ausgang A i des ersten Gatters Gi und dem Eingang £2 des zweiten
Gatters G 2. Diese /?C-Schaltung besteht einmal aus der Reihenschaltung eines Abgieichwiderstandes Rk mit
einem Frequenzeinstellwiderstand Rt und einer weiteren hierzu parallelliegenden Reihenschaltung von einem
Zeitkondensator C und einem zweiten Abgleichwiderstand Rl- Der erste Abgleichwiderstand Rk dient der
Einstellung der kürzeren Zeiten, während der zweite _ Abgleichwiderstand Rl der Einstellung der langen'
Zeiten dient. Die eine Seite jedes der Abgleich widerstände
Rk und Rl liegt am Anschlußpunkt 1 zwischen den beiden Gattern G1 und G 2. Der Zeitkondensator
Cliegt einerseits am Schleifkontakt 5des Frequenzeinstellwiderstandes
Rt und andererseits an der dem Anschluß zum Anschlußpunkt 1 des Abgieichwiderstandes
RL g ?enüberliegenden Seite mit einer Verbindung
zu einem Schutzwiderstand Rs, der seinerseits in Reihe mit einem zweiten Schutzwiderstand /?s'liegend an den
Eingang E J des ersten Gatters G 1 angeschlossen ist.The drawing shows an advantageous embodiment of a frequency-selective generator circuit using two series-connected gates with ... each with inverted outputs.
According to the illustration, the inverted output A 1 of the first gate Gi is at the input E 2 of the second gate G 2. The inverted output A 2: of the second gate G 2, which leads to terminal A ' , is - via the connection point 2 and a capacitor C and a protective resistor aES with the connection: point 3 of the input Ei of the first gate GJ one hand and on the other hand, i a HC-circuit to the connection point 1 in the connection between the inverted output a of the first gate Gi and the input £ 2 of the second gate G 2. This /? C circuit consists of the series connection of a balancing resistor Rk with a frequency setting resistor Rt and a further parallel connection of a time capacitor C and a second balancing resistor Rl- The first balancing resistor Rk is used to set the shorter times, while the second balancing resistor Rl is used to set the long times. One side of each of the balancing resistors Rk and Rl is at connection point 1 between the two gates G 1 and G 2. The time capacitor C is located on the one hand on the sliding contact 5 of the frequency setting resistor Rt and on the other hand on the side opposite the connection to connection point 1 of the balancing resistor R L with a connection to a protective resistor Rs, which in turn is connected in series with a second protective resistor /? s' to the input E J of the first gate G 1.
Liegt die Versorgungsspannung an den beiden Gattern G1 und G 2, beginnt der Zyklus des Frequenzgenerators. Die Zeitkondensatoren C und C bo befinden sich am Anfang in dem entladenen Zustand. Der Anschlußpunkt 1 zwischen den Gattern Gi, G 2 ist im Zustand »HIGH«, und der Ausgang A 2 des Gatters G 2 befindet sich auf »LOW«. Der Zeitkondensator C lädt sich über den Abgleichwiderstand RL und gleichzeitig der Kondensator C zusätzlich über den Widerstand Rs auf. Somit steigt die Spannung am hochohmigen Eingang Ei des Gatters Gi. Wird die Übertragungsspannung des Gatters G 1, welche in der Mitte der Versorgungsspannung liegt, überschritten, polt die Spannung für das Zeitglied abrupt um. Dsmit befindet sich der Anschlußpunkt 1 auf »LOW« und der Anschlußpunkt 2 auf »HIGH«; der Zeitlcondensator C entlädt sich, und zwar zusammen mit dem Kondensator C, letzterer zusätzlich über Rs, bis die Übertragungsspannung wieder unterschritten wird und der Zyklus erneut beginnt. Die Spannung zwischen den Anschlußpunkten 1 und 2 polt sich also zyklisch laufend urn. Zwischen diesen Punkten ist der Fiequenzeinstellwiderstand RTund der Abgleichwiderstar.d 7?« geschaltet.If the supply voltage is applied to the two gates G 1 and G 2, the cycle of the frequency generator begins. The time capacitors C and C bo are initially in the discharged state. The connection point 1 between the gates Gi, G 2 is in the "HIGH" state, and the output A 2 of the gate G 2 is in the "LOW" state. The timing capacitor C is charged via the balancing resistor R L and simultaneously the capacitor C via the resistor Rs in addition to. Thus, the voltage at the high-resistance input Ei of the gate Gi increases. If the transmission voltage of the gate G 1, which is in the middle of the supply voltage, is exceeded, the voltage for the timer reverses abruptly. This means that connection point 1 is on "LOW" and connection point 2 is on "HIGH"; the time capacitor C discharges, namely together with the capacitor C, the latter additionally via Rs, until the transmission voltage is again undershot and the cycle starts again. The voltage between connection points 1 and 2 thus reverses cyclically. The frequency setting resistor R T and the balancing resistor 7? «Are connected between these points.
Mit dem Schleifkontakt S des Frequenzeinstellwiderstandes Rt kann die Spannung und somit die Periodendauer für das Zeitglied Ri C verstellt werden. Befindet sich der Schleifkontakt S des Frequenzeinstellwiderstendes Rt am Ende E, ist die Spannung für das Zeitglied groß und damit die Zeit lang. Wird der Schleifkontakt S in die andere Richtung verstellt, so wird die Spannung für das Zeitglied immer kleiner und dadurch auch die Zeit, da das Bezugspotential des Zeitkondensators C zum Ausgang A 2 des Gatters G 2 angehoben wird. Diese verstellbare Spannungsteilerschaltung ist relativ zum /?£-C-Glied niederohmig.With the sliding contact S of the frequency setting resistor Rt, the voltage and thus the period for the timing element Ri C can be adjusted. If the sliding contact S of the frequency setting resistor Rt is at the end E, the voltage for the timer is high and thus the time is long. If the sliding contact S is adjusted in the other direction, the voltage for the timing element becomes smaller and smaller, and thus also the time since the reference potential of the timing capacitor C to the output A 2 of the gate G 2 is raised. This adjustable voltage divider circuit has a low resistance relative to the /? £ -C element.
Mit dem Abgleichwiderstand Rk kann die kürzeste Periodendauer abgeglichen und mit dem Abgleichwiderstand Rl kann die längste Periodendauer geeicht und somit vorhandene Toleranz der Bauteile ausgeglichen werden.The shortest period duration can be adjusted with the balancing resistor Rk and the longest period duration can be calibrated with the balancing resistor Rl and thus the existing tolerance of the components can be balanced out.
Der Frequenzeinstellwiderstand Rt ist für elektronische Zeitrelais das Zeiteinstellpotentiometer, mn dem die Zeit im Verhältnis zum Beispiel 1 :20 eingestellt werden kann. Der Widerstand Rs ist für alle Zeiteinstellungen im geforderten gleichen Verhältnis zu dem Abgleichwiderstand Rl dimensionierbar. Der Widerstand Rs ermöglicht, daß die Kurvenform der Ladung des Zeitkondensators C erstens unabhängig von der Emgangsbeschaltung und Toleranz durch Exemplarstreuungen des Gatters G1 wird, und zv/eitens ist das wichtige Verhältnis zu dem Abgleichwiderstand RL bei jeglicher Zeiteinstellung das gleiche. Dies begünstigt die Skalengenauigkeit für das Zeitrelais. Die Kapazität des Kondensators C ist im Verhältnis zu dem zeitbestimmten Kondensator Cso klein, daß er nur für die kürzeste Periodendauer bzw. die höchste Frequenz zum Teil wirksam ist. Er liegt immer, unabhängig von der Einstellung des Schleifkontaktes 5des Frequenzeinstell-" iderstandes Rt. an der gesamten Versorgungsspannung über die Widerstände Ri. und Rs zwischen den Anschlußpunkten 1 und 2.The frequency setting resistor Rt is the time setting potentiometer for electronic timing relays, in which the time can be set in a ratio of 1:20, for example. The resistance Rs can be dimensioned for all time settings in the required same ratio to the balancing resistance Rl. The resistor Rs enables the curve shape of the charge of the time capacitor C firstly to be independent of the input circuitry and tolerance due to specimen variations of the gate G 1, and secondly the important relationship to the balancing resistor R L is the same for any time setting. This improves the accuracy of the scale for the timing relay. The capacitance of the capacitor C is so small in relation to the time-determined capacitor C that it is only partially effective for the shortest period or the highest frequency. He is always, regardless of the setting of the wiper 5des frequency adjustment "iderstandes Rt. On the entire supply voltage via the resistors R. And R s between terminals 1 and 2.
Der Kondensator C wird über die Widerstände Rl und Rs auf- und entladen. Dadurch bestimmt er eine kurze Grundzeit, die der gesamten verstellbaren Zeit addiert ist. Die zyklische Ladung des Kondensators C macht also bei jeglicher Zeiteinstellung den maximalen Spannungshub im Gegensatz zu dem Zeitkondensator C und wirkt zusätzlich entstörend. Der Widerstand Rs verhindert, daß zu hohe Ströme über die Schutzbeschaltung des Eingangs E1 des Gatters G1 aus dem Kondensator C' fließen und zusätzlich die Kurvenform seiner Ladung unabhängig davon wird. Nun kann die einstellbare rechteckige Periodendauer am Anschlußpunkt 2 am Ausgang A 2 bzw. A'des Gatters G2 von einem Zähler addiert werden, um die gewünschte Zeitverzögerung der Zeitrelais zu erreichen.The capacitor C is charged and discharged via the resistors Rl and Rs. In this way he determines a short base time that is added to the total adjustable time. The cyclical charging of the capacitor C therefore makes the maximum voltage swing at any time setting in contrast to the time capacitor C and has an additional anti-interference effect. The resistor Rs prevents excessively high currents from flowing through the protective circuit of the input E 1 of the gate G 1 from the capacitor C ' and, in addition, the curve shape of its charge becomes independent of this. Now the adjustable rectangular period at connection point 2 at output A 2 or A 'of gate G2 can be added by a counter in order to achieve the desired time delay of the timing relay.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19813103685 DE3103685C2 (en) | 1981-01-30 | 1981-01-30 | Electronic timing relay with a frequency-selective feedback oscillator |
Publications (2)
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| DE3103685A1 DE3103685A1 (en) | 1982-09-02 |
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Family
ID=6123986
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Family Cites Families (3)
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-
1981
- 1981-01-30 DE DE19813103685 patent/DE3103685C2/en not_active Expired
Also Published As
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| DE3103685A1 (en) | 1982-09-02 |
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Legal Events
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| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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