DE3112414A1

DE3112414A1 - Relaisschaltung

Info

Publication number: DE3112414A1
Application number: DE19813112414
Authority: DE
Inventors: Hubert 7302 Ostfildern Strobel
Original assignee: Pilz Apparatebau & Co GmbH
Current assignee: Pilz Apparatebau & Co GmbH
Priority date: 1981-03-28
Filing date: 1981-03-28
Publication date: 1982-10-14
Also published as: DE3112414C2

Description

Pilz Apparatebau GmbH & Co./ Friedrich-List-Straße 3, 7302 Ostfildern 2

Relaisschaltung

Die Erfindung geht aus von einer Relaisschaltung mit einem Relais, das wenigstens einen Schaltkontakt und eine den Schaltkontakt betätigende Magnetspule enthält, sowie mit einer Stromversorgungsschaltung für die Magnetspule.

Eine derartige Relaisschaltung ist für anzugs- oder abfallverzögerte Relais aus der Praxis bekannt. Hierbei enthält die Relaisschaltung ein Transformatornetzteil, um die Speisespannung für die für die Anzugs- oder Abfallsverzögerung erforderliche Steuerschaltung zu erzeugen. Die Magnetspule des Relais liegt über aktive Schaltelemente ebenfalls an der von dem Netzteil erzeugten Speisespannung, wobei die in Serie mit der Magnetspule liegenden aktiven Schaltelemente von der Steuerlogik durchgesteuert oder gesperrt werden, wenn die Abfall- oder Anzugsverzögerungswerte erreicht sind, um das Relais zum Anziehen oder Abfallen zu veranlassen.

Wegen des erforderlichen Netztransformators sind derartige Relaisschaltungen relativ voluminös und verhältnismäßig schwer. Außerdem ist es wegen des vorhandenen Netztransformators nicht möglich, die Relaisschaltung an Gleichstrom zu betreiben.

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Schließlich muß, um ein ordnungsgemäßes Funktionieren der bekannten Relaisschaltung gewährleisten zu können, die Betriebsspannung innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen liegen. Liegt nämlich die Betriebsspannung zu hoch, erwärmt sich die Magnetspule und wird hierdurch gegebenenfalls zerstört. Andererseits ist bei ^u niedriger Betriebsspannung nicht sichergestellt, daß das Relais ordnungsgemäß anzieht.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Relaisschaltung zu schaffen, die mit gutern Wirkungsgrad in einem weiten Betriebsspannungsbereich arbeitet und ohne Transformator für die Erzeugung der internen Versorgungsspannung auskommt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Relaisschaltung durch die Merlanale des Hauptanspruches gekennzeichnet.

Durch die Verwendung des Schaltnetzteiles für die Stromversorgung des Relais und die Erzeugung der internen Versorgungsspannungen ergibt sich der Vorteil, daß die Relaisschaltung an Gleichstrom und bei Hinzunahme eines Gleichrichters ohne weiteres an Wechselstrom betrieben werden kann. Da die Magnetspule des Relais als Induktivität des Schaltnetzteiles verwendet wird, sind andere Induktivitäten überflüssig, womit das Volumen der Relaisschaltung verhältnismäßig klein gehalten werden kann. Auch hat die Verwendung des Schaltnetzteiles den Vorteil, daß nur verhältnismäßig geringe Verlustleistungen auftreten, so daß die gesamte Schaltung mit einem guten Wirkungsgrad arbeitet.

Die Relaisschaltung kann bei entsprechender Dimensionierung der einzelnen Bauelemente in einem Betriebsspannungsbereich zwischen 80 und 240 V betrieben werden, ohne daß

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die Gefahr von Fehlschaltungen oder eine unnötige Erwärmung auftritt.

Ein sehr einfaches Schaltnetzteil ergibt sich, wenn zwischen den» ersten Stromversorgungseingang und dem an die Freilaufdiode angeschlossenen Ende der Magnetspule eine Schaltstufe liegt, deren Steuereingang von einem aus dem Siebkondensator gespeisten Schaltregler beaufschlagt ist, während der zweite Stromversorgungseingang an die Verbindungsstelle zwischen der Freilaufdiode und dem Siebkondensator angeschlossen ist. Hierbei kann die Schaltstufe wenigstens ein elektronisches Schaltglied mit einem mit dem Steuereingang der Schaltstufe gekoppelten Steuereingang enthalten, das entsprechend der Spannung an dem Steuereingang durchgesteuert oder gesperrt ist.

Um die Sperrverzögerungszeit des ersten elektronischen Schaltgliedes zu beschleunigen und damit die Umschaltverluste zu verringern, liegt vorteilhafterweise zwischen dessen Steuereingang und dem ersten Stromversorgungseingang ein zweites elektronisches Schaltglied, das während der Sperrzeit des ersten elektronischen Schaltgliedes leitend ist. Hierbei kann, um die von dem Schaltregler abzugebende Steuerleistung möglichst klein zu halten, zwischen dem Steuereingang des ersten elektronischen Schaltgliedes und dem mit dem Siebkondensator verbundenen Ende der Magnetspule ein drittes elektronisches Schaltglied liegen, dessen Steuereingang den Steuereingang der Schaltstufe bildet und von dem Schaltregler beaufschlagt ist. Als elektronische Schaltglieder können bipolare Transistoren oder Feldeffekttransistoren vorteilhaft eingesetzt werden. Besonders geringe Steuerleistungen müssen von dem Schaltregler aufgebracht werden, wenn das erste elektronische Schaltglied als Feldeffekttransistor ausgebildet ist.

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Damit die Schaltstufe schnell umschaltet und nur geringe Verlustleistungen auftreten, enthält der Schaltregler einen Schmitt-Trigger, dessen Ausgang an den Steuereingang der Schaltstufe und dessen Eingang an den Siebkondensator angeschlossen ist, wobei der Schmitt-Trigger beim überschreiten einer vorbestimmten Spannung an dem Siebkondensator ein solches Signal an seinem Ausgang abgibt, daß die Schaltstufe in den Sperrzustand übergeht, während beim Unterschreiten einer vorbestimmten Spannung an dem Siebkondensator der Schmitt-Trigger eine Spannung abgibt, so daß die Schaltstufe leitend wird. Ein für die Relaisschaltung geeigneter Schmitt-Trigger ist mit einem von dem Ausgang über einen Widerstand auf den nicht invertierenden Eingang rückgekoppelten Operationsverstärker aufgebaut, in dessen invertierenden Eingang eine der Spannung an dem Siebkondensator proportionale Spannung und in dessen nicht invertierenden Eingang über einen Längswiderstand eine Referenzspannung eingespeist wird.

Um zu verhindern, daß die Relaisschaltung durch der Betriebsspannung überlagerte Störspitzen zerstört oder fehlgesteuert wird, kann der Siebkondensator durch eine ,

Z-Diode überbrückt sein. Die Z- Diode kann auch dazu die- _t nen, den für eine Betriebsanzeige erforderlichen Leuchtdiodenstrom aufzubringen, ohne daß die Ausgangsspannung des Schaltnetzteiles ungebührlich ansteigt. [

Die Betriebsanzeige für die Relaisschaltung besteht im ^! einfachsten Falle darin, daß in Serie zu der Magnetspule ' zwischen dieser und dem Siebkondensator eine Serienschal- · tung aus einer Leuchtdiode und einem Widerstand liegt, wobei parallel zu dieser Serienschaltung die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors angeschlossen ist, dessen Basis an die Verbindungsstelle zwischen der Leuchtdiode und dem Widerstand angeschaltet ist, während von dem ersten Stromversorgungseingang ein Widerstand zu der Verbindungs-

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stelle zwischen der. Magnet's^ujLe *un;d, dJerlS^rijenschaltung führt. Der Widerstand ist**hierbei so bemessen, daß bei einem überschreiten eines vorgegebenen Stromes durch die •Leuchtdiode und damit durch den in Serie geschalteten Widerstand der Transistor aufgesteuert wird und auf diese Weise die Leuchtdiode geshuntet wird/ um eine Stromüberlastung der Leuchtdiode zu vermeiden.

Um verschiedene Steuerfunktionen mit der Relaisschaltung ausführen zu können, ist an die Ausgänge des Schaltnetzteiles eine Steuerschaltung mit einem Eingang und einem Ausgang angeschlossen, die aus dem Schaltnetzteil gespeist wird und deren Strombedarf unter dem vorbestimmten Wert für das Anziehen des Relais liegt, wobei der Ausgang zu dem Steuereingang einer gesteuerten,parallel zu den Ausgängen des Schaltnetzteiles liegenden Last und der Eingang zu einer Erkennungsschaltung führt, die an die beiden Stromversorgungseingänge angeschlossen ist und lediglich beim Anliegen einer Stromversorgungsspannung an den Stromversorgungseingängen eine Spannung an den Eingang der Steuerschaltung abgibt, während die. Steuerschaltung die Last entsprechend vorbestimmter Zeitbedingungen umschaltet. Die gesteuerte Last besteht im einfachsten Falle aus einer Sericnschaltung aus einem Widerstand und einem vierten elektronischen Schaltglied, dessen Steuereingang an den Ausgang der Steuerschaltung angeschlossen ist. Zur Erkennung des Schaltzustandes kann parallel zu dem Widerstand eine weitere Leuchtdiode geschaltet sein. Das vierte elektronische Schaltglied besteht vorzugsweise aus einem Transistor. Hierbei kann der Widerstand mit linearem positiven Temperaturkoeffizienten ausgeführt sein, um den Temperaturkoeffizienten der Magnetspule des Relais zu kompensieren.

Um eine Abfallverzögerung mit der Relaisschaltung ausführen zu können, ist zwischen die Stromversorgungseingänge ein Speicherkondensator geschaltet und die Steuerschaltung so gestaltet, daß nach dem Verschwinden der den Speicherkondensator ladenden Versorgungsspannung für eine

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vorbestimmte Zeit die Last eingeschaltet bleibt, derart, daß das Relais noch für die vorbestimmte Zeit angezogen bleibt. Soll mit der Relaisschaltung eine Anzugsverzögerung realisiert werden, wird die Steuerschaltung so ausgelegt, daß nach dem Einschalten der Versorgungsspannung an den Stromversorgungseingängen erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit die Last eingeschaltet wird, derart, daß erst nach Ablauf der vorbestimmten Zeit das Relais anzieht. Bei einer Wischfunktion hingegen ist die Steuerschaltung so ausgelegt, daß nach dem Einschalten der Versorgungsspannung an den Stromversorgungseingängen erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit die Last für eine weitere vorbestimmte Zeit eingeschaltet wird und danach wieder abgeschaltet wird, derart, daß das Relais lediglich für die weitere vorbestirnmte Zeit angezogen ist. Schließlich ist auch eine Blinkfunktion möglich, dadurch, daß durch die Steuerschaltung die Last periodisch ein- und ausgeschaltet wird, so daß das Relais periodisch anzieht und wieder abfällt.

Wenn hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Zeitbedingungen für die Steuerschaltungen gestellt werden, kann zum Einstellen und Erfassen der vorbestimmten Zeitbedingungen in der Steuerschaltung ein einstellbarer Oszillator enthalten sein, dessen Schwingungen in einem nachgeschalteten Zähler gezählt werden, der beim Erreichen eines vorbestimmten Zählerstandes die Last einschaltet bzw. . ausschaltet. Wenn geringere Anforderungen an die Genauigkeit gestellt werden, kann in der Steuerschaltung zum Einstellen und Erfassen der vorbestimmten Zeitbedingungen ein zwischen die Ausgänge des Schaltnetzteiles geschaltetes RC-Glied vorgesehen sein, dessen Kondensator parallel zu dem Ausgang eines Operationsverstärkers liegt, der entsprechend der von der Erkennungsschaltung abgegebenen Spannung den Kondensator kurzschließt bzw. nicht kurzschließt, wobei ferner an den Kondensator ein mit der ge-

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steuerten Last verbundener Schmitt-Trigger angeschlossen ist, der beim über- bzw. beim Unterschreiten vorbestimmter Spannungen an dem Kondensator die Last ein- bzw. ausschaltet.

Falls die Stabilisierung der Aasgangsspannung des Schaltnetzteiles für die Stromversorgung der Steuerschaltung nicht ausreicht, kann dem Schaltnetzteil ein kontinuierlich arbeitender Längsregler nachgeschaltet werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Relaisschaltung gemäß der Erfindung in einem Blockschaltbild,

Fig. 2 die Relaisschaltung nach Fig. 1 in einem Schaltbild mit weiteren Einzelheiten,

Fig. 3 die Relaisschaltung nach Fig. 2 mit einer nachgeschälteten Steuerschaltung für eine Anzugsverzögerung,

Fig. 4 die Relaisschaltung nach Fig. 2 mit gegenüber den Transistoren aus der Schaltstufe nach Fig. 1 komplementären Transistoren sowie einer nachgeschalteten Steuerschaltung für eine Anzugsverzögerung mit einem Oszillator und einem Zähler und

Fig. 5 das Blockschaltbild des Oszillator- und Zähler bausteins nach Fig. 4.

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ORIGINAL INSPECTED

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In Fig. 1 ist eine Relaisschaltung 20 mit einem Relais 21 und einer Stromversorgungsschaltung für das Relais 21 veranschaulicht, von dem lediglich die Magnetspule dargestellt ist. Die Stromversorgung sschaltung 22 enthält ein Schaltnetzteil 23 mit zwei Stromversorgungseingängen 24,25 und zwei Ausgängen 26, 27, zwischen denen ein Siebkondensator 28 liegt, wobei der Stromversorgung seingang 25 direkt mit dem Ausgang 27 verbunden ist.

Um die Relaisschaltung 20 mit Wechselstrom betreiben zu können, ist an die Stromversorgungseingänge 24 und 25 ein Brückengleichrichter 30 angeschlossen, dessen Wechselspannungseingänge 30 und 31 die Betriebsspannungseingänge der Relaisschaltung 20 bilden. Zur Glättung der durch den Gleichrichter 30 gleichgerichteten Betriebsspannung liegt zwischen den Stromversorungseingängen 24 und 25 ein Siebkondensator 32.

Das Schaltnetzteil 23 enthält eine an den Stromversorgungseingang 24 angeschlossene Schaltstufe 33., die zu einem Ende der Magnetspule 21 führt, deren anderes Ende an den Siebkondensator 28 und den Ausgang 26 angeschlossen ist. Von dem an die Schaltstufe 33 angeschlossenen Ende der Magnetspule 21 führt eine Freilaufdiode zu dem Stromversorgung se ingang 25 bzw. dem Ausgang 27, so daß parallel zu dem Siebkondensator 28 eine Serienschaltung aus der Magnetspule und der Freilaufdiode 34 liegt. Je nachdem ob der Stromversorgungseingang 24 positiv oder negativ gegenüber

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dem Stromversorgungseingang 25 ist, ist mit dem Stromversorgungseingang 25 entweder die Anode oder die Kathode der Freilaufdiode 34 verbunden.

Zur Steuerung der Schaltstufe 33 enthält das Schaltnetzteil 23 weiterhin einen Schaltregler 34, der parallel zu dem Siebkondensator 28 geschaltet ist und dessen Ausgang 35 an einen Steuereingang 3 6 der Schaltstufe 33 angeschlossen ist. Der Schaltregler 34 dient dazu, die Schaltstufe 33 über ihren Steuereingang 36 derart zu steuern, daß, wenn die Spannung an dem Siebkondensator 28 einen vorbestimmten Wert unterschreitet, die Schaltstufe 33 durchgesteuert wird, so daß über den Gleichrichter 30 die Schaltstufe 33 und die Magnetspule 21 ein Ladestrom in den Siebkondensator 28 fließen kann. Umgekehrt soll der Schaltregler 34 die Schaitstufe 33 in den Sperrzustand steuern, wenn die Spannung an dem Siebkondensator 28 einen vorbestimmten Wert erreicht.

Die Stromaufnähme des Schaltreglers 34 und der Anzugsstrom eins Relais 21 sind hierbei so bemessen, daß bei nicht miteinander verbundenen Ausgängen 26 und 27 das Relais 21 abgefallen bleibt.

Werden hingegen die Ausgänge 26 und 27 durch einen geeigneten, nicht dargestellten Widerstand miteinander verbunden, vergrößert sich die Stromentnahme aus dom Schaltnetzteil 23 und damit der Strom durch das Relais 21 so weit, daß dieses anzieht. Wird hingeyen die Widerstandslast von den Ausgängen 26 und 27 abgeklemmt, fällt der Strom in dem Schaltnetzteil 23, und damit der Strom durch das Relais 21, auf seinen ursprünglichen niedrigen Wert zurück

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und in der Folge fällt das Relais 21 ab.

In Fig. 2 ist die Relaisschaltung 20 von Fig. 1 mit weiteren Einzelheitcri dargestellt; gleiche Bauteile wie in Fig. 1 sind in Fig. 2 mit denselben Bezugszeichon versehen.

Die Schaltstufe 33 enthält drei bipolare Transistoren 37,38 und 39, von denen der erste Transistor 37 als PNP-Transistor ausgebildet ist und mit seinem Kollektor an Verbindungsstelle zwischen dem Relais und der Freilaufdiode 34 angeschlossen ist» während sein Emitter über eine 3-Diode 40 an dem Stromversorgungseingang 24 liegt, wobei die Z-Diode 40 zur Fntstörung gegenüber mit der Betriebsspannung eingeschleppten Storspitzen durch einen Kondensator 41 überbrückt ist. Von dem Stromversorgungseingang 24 führt die Kollektoremitterstrecke des NPN-Transistors -38 zu der Basis der. Transistors 37, während die Basis des Transistors 38 wiederum durch einen Widerstand 4 2 an den Stromversorgung seingang 24 angeschlossen ist. An d\-:- Basis des Transistors 37 ist die Anode einer Diode 43 angeschlossen, deren Kathode an der Basis des Transistors 38 liegt, von wo aus ein weiterer Widerstand 4,4 zu dem Kollektor des NPN-Transistors 39 führt, dessen Emitter mit dem Ausgang 26 in Verbindung steht. Die Basis des Transistors 39 bildet den Steuereingang 36 der Schaltstufe 33 und ist über einen Widerstand 45 mit dem Emitter des Transistors 37 verbunden.

Der Schaltregler 3 4 enthält einen als Schmitt-Trigger geschalteten Operationsverstärker 46, der speisespannungsmäßig an die Ausgänge 26 und 27 angeschlossen ist, und dessen nicht invertierender Eingang zur Erzeugung der Schalthysterese über einen Widerstand

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mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 46 in Verbindung steht, der den Ausgang 35 des Schaltreglers 34 bildet. Wenn für den Operationsverstärker 46 ein Operationsverstärker mit offenem Kollektorausgang verwendet wird, muß der Ausgang 35 über einen Widerstand 48 an den Ausgang 26 angeschlossen werden.

Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 46 liegt über einen Längswiderstand 49 an einer Referenzspannungsquelle, die aus einer Serienschaltung aus einer Z-Diode 50 und einem Widerstand 51 gebildet ist, wobei die Anode der Z-Diode 50 an den Ausgang 27 und der Widerstand mit seinem freien Ende an den Ausgang 26 angeschlossen ist. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 46 hingegen liegt an einem aus Widerständen 52 und 53 gebildeten Spannungsteiler, der mit den Ausgängen 26 und 27 in Verbindung steht und damit parallel zu dem Siebkondensator geschaltet ist. Hierbei kann, um das Schaltverhalten des Schaltreglers 34 zu verbessern, der aus den Widerständen 52 und 53 gebildete Spannungsteiler frequenzkompensiert werden, indem jedem der beiden Widerstände 52 und 53 ein entsprechender Kondensator 54 und 55 parallelgeschaltet ist.

Der Ausgang 35 des Schaltreglers 34 ist schließlich über eine Z-Diode 56 mit dem Eingang 36 der Schaltstufe 33 verbunden, wobei die Z-Diode 56 derart geschaltet ist, daß ihre Anode mit dem Ausgang verbunden ist.

Um die Relaisschaltung 20 weiter gegen aus der Betriebsspannung eingeschleppte Storspannungen zu entstören, liegt in der Verbindungsleitung zwischen

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dem Brückengleichrichter 29 und dem Betriebsspannungsanschluß 30 ein Längswiderstand 57, der außerdem beim Einschalten der Betriebsspannung an den Anschlüssen 30 und 31 den Ladestrom für den Kondensator 32 begrenzt und verhindert, daß an dem Siebkondensator 28 ein Ladestromstoß auftritt, aufgrund dessen das Relais 21 anzieht.

Sobald die Betriebsspannung an den Anschlüssen 30 und 31 eingeschaltet wird, lädt sich der Kondensator 3 2 über den Widerstand 57 und den Brückengleichrichter 29 auf. Damit nimmt dor Stromversorgung seingang 24 eine positive Spannung gegenüber dem Stromversorgungseingang 25 ein und es kann über die Z-Diode 40 und den Widerstand 4 5 ein Strom in die Basis des Transistors 33 fließen, dessen Emitter wegen des entladenen Siebkondensators 28 auf dem Potential des Stromversorgungseingangs liegt, da der Ausgang 35 des Operationsverstärkers in diesem Betriebszustand hochohmiq ist bzw, weil der Ausgang 35 durch die in diesem Betriebszustand nichtleitende Z-Diode 56 von dem Eingang 36 der Schaltstufe 33.entkoppelt ist. Der Basisstrom des Transistors 39 hat zur Folge, daß der Transistor 39 durchyosteuert wird und ein Kollektorstrom durch den Widerstand 44 fließen kann, der sich in einen Strom durch den Widerstand 4 2 und einen Basisstrom des Transistors 37 aufteilt, der durch die Diode 43 fließt. Der Kollektorstrom des Transistors 39 und in der Folge der Basisstrom des Transistors 37 bewirkten, daß der Transistor 37 durchgesteuert wird und den Strom durch das Relais 21 einschaltet, so daß der Siebkondensator 28 aufgeladen werden kann. Wenn der Siebkondensator 28 weit genug aufgeladen ist, kann über den Widerstand 51 ein Strom durch die Z-Diode 50 fließen, so daß

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an den nunmehr mit einer Speisespannung aus dem Siebkondensator 28 versorgten Operationsverstärker 46 eine Referenzspannung anliegt. Da der aus den Widerständen 52 und 53 gebildete Spannungsteiler so dimensioniert ist, daß zu diesem Zeitpunkt die an dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 46 anliegende Spannung kleiner ist als die an dem nicht invertierenden Eingang anliegende Spannung, bleibt der Ausgang •des Operationsverstärkers 46 hochohmig und in der Folge der Basisstrom des Transistors 39 eingeschaltet. Im Verlauf des weiteren Anstiegs der Spannung an dem Siebkondensator 28 steigt · auch die Spannung an dem. .invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 46, während die an dem nicht invertierenden Eingang konstant bleibt, so daß beim Erreichen einer vorbestimmten Spannung an dem Siebkondensator 28 der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 46 positiv gegenüber dem nicht invertierenden Eingang wird, was zur Folge hat, daß der Ausgang des Operationsverstärkers 46 niederohmig wird und der Ausgang 35 etwa das Potential des Ausgangs 27 annimmt. Hierbei wird das Umschalten des Operationsverstärkers 46 durch den Rückkopplungswiderstand 47 beschleunigt, der außerdem nunmehr die durch die Z-Diode gebildete Referenzspannungsquelle zusätzlich belastet, so daß für das erheute Umschalten des Operationsverstärkers 4 6 in dem Betriebszustand mit hochohmigem Ausgang eine niedrigere Eingangsspannung an dem invertierenden Eingang erforderlich ist als für das Umschalten in den niederohmigen Zustand des Ausgangs des Operationsverstärkers 46.

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Das Umschalten des Operationsverstärkers 46 in den Zustand mit niederohmigem Ausgang bewirkt/ daß der Ausgang 35 auf niedrigem Potential liegt, so daß der Steuereingang 36 nur auf einem um die Durchbruchspannung der Z-Diode 56 höheren Wert liegt/ der jedoch wiederum kleiner ist als die an dem Emitter des Transistors 39 anliegende Spannung, die gleich der Spannung an dem Siebkondensator 28 ist. Da der Emitter des Transistors 39 nunmehr auf höherem Potential liegt als seine Basis, wird der Transistor 39 gesperrt und damit der Basisstrom für den Transistor 37 unterbrochen. Die Basis des Transistors 38 nimmt daraufhin das Potential an dem Stromversorgungseingang 24 an, so daß über den hierdurch kurzfristig leitend gewordenen Transistor 38 die Basis des Transistors 37 ausgeräumt werden kann und der Transistor 37 sehr schnell In seinen Sperrzustand übergeht.

Die nach dem Abschalten des Kollektorstroms des Transistors 37 in dem Relais 21 gespeicherte magnetische Energie führt zu einem weiteren Aufladen des Siebkondensators 28 über die Freilaufdiode 34.

Bei ausreichend kleiner Kapazität des Siebkondensators 28 sorgen die in dem Ladestromkreis des Siebkondensators 28 liegenden Widerstände zusammen mit der Induktivität des Relais 21 dafür, daß die vorbestimmte Spannung an dem Siebkondensator 28/bei der der Operationsverstärker 46 in den anderen Zustand umschaltet,erreicht wird, noch ehe der Strom durch das Relais 21 soweit angestiegen ist, daß das

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Relais 21 anzieht.

Wegen der dem Siebkondensator 28 parallelgeschalteten Verbraucher, wie dem Operationsverstärker 46, der Z-Diode 50, sowie dem aus den Widerständen 52 und 53 gebildeten Spannungsteiler, wird der Siebkondensator 28 mehr oder weniger schnell entladen, womit die Spannung an dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 46 sinkt. Sobald die Spannung an diesem Eingang kleiner geworden ist als die Spannung an dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 46, schaltet der Operationsverstärkers 46 um und der Ausgang 3 5 wird hochohmig, womit wiederum der Transistor 3 9 durchgesteuert wird. In der Folge wird, wie oben beschrieben, auch der Transistor 37 auch wieder durchgesteuert, und es fließt erneut ein Ladestrom durch das Relais 21 in den Siebkondensator 28 bis der vorbestimmte Spannungswert wieder erreicht ist, bei dem der Operationsverstärker 4 6 in den anderen Zustand umschaltet.

Die Stromaufnahme des Schaltreglers 3 4 ist so klein gewählt, daß sie unter dem Anzugs- bzw. Abfallstrom des Relais 21 liegt.

Soll nunmehr das Relais 21 zum Anziehen gebracht werden, werden die Ausgänge 26 und 27 des Schaltnot.xt-ci Ir. 23 durch einen zusätzlichen nicht veranschaulichten Widerstand belastet, so daß die Stromaufnahme steigt und damit auch der Effektivwert des durch das Relais 21 fließenden Stromes, da dieser Strom etwa dem an den Ausgängen 26 und 27 entnommenen Strom proportional ist.

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Dadurch, daß der Strom durch das Relais 21 periodisch ein- und ausgeschaltet wird, bleibt die von der Relaisschaltung 20 aufgenommene Verlustleistung klein, obwohl zwischen den Anschlüssen 26 und 27 des Schaltnetzteiles 23 eine Spannung zwischen 5 und 20 Volt ansteht, während zwischen den Anschlüssen 31 und 30 eine Wechselspannung von 240 Volt effektiv anliegt.

Die nach dem Schaltnetzteilprinzip stabilisierte Spannung an den Ausgängen 26 und 27 hat zur Folge, daß der an diesen Ausgängen 26 und 27 entnommene Strom und damit der Strom durch das Relais 21 in weiten Grenzen unabhängig ist von der an den Eingängen 30 und 31 anliegenden Spannung, so daß die Relaisschaltung bei unveränderter Dimensionierung auch noch bei 80 V - ,. an den Anschlüssen 30 und 31 einwandfrei arbeitet.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Relaisschaltung 20 wiedergegeben, bei der an die Ausgänge 26 und 27 des Schaltnetzteils 23 eine Steuerschaltung 60 angeschlossen ist, die» dazu dient, das Relais 21 nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit seit dem Auftreten einer Betriebsspannung an den Anschlüssen 30 und 31 anziehen zu lassen. Im übrigen sind wiederum Bauelemente, die den Bauelementen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 gleich sind, in Fig. 3 mit denselben Bezugszeichen belegt und nicht weiter beschrieben.

Die Steuerschaltung 60 enthält im wesentlichen zwei Operationsverstärker 61 und 62, von denen der Operationsverstärker 61 mit seinem invertierenden Eingang an die Kathode der Z-Diode 50 angeschlossen ist und auf diese Weise mit einer Referenzspannung beaufschlagt ist. Der nicht invertierende Eingang ist über eine Diode 63 mit

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dem Anschluß 26 des Schaltnetzteiles 22 verbunden, während der Ausgang des Operationsverstärkers 61 über eine Serienschaltung aus Widerstanden 64, 65 mit dem Anschluß 26 und über einen Kondensator 66 mit dem Anschluß 27 des Schaltnetzteiles 23 in Verbindung steht, wobei der- Widerstand 65 als Einstellwiderstand ausgebildet ist. ,.

An den Ausgang des Operationsverstärkers 61 ist der ' ■ invertierende Eingang des als Schmitt-Trigger geschal- : teten Operationsverstärkers 62 angeschlossen, dessen nicht invertierender Eingang mit der Anode einer Diode ^: 67 in Verbindung steht, die mit ihrer Kathode an dem ; Ausgang des Operationsverstärkers 62 liegt. Von dem An- j Schluß 26 führt ein Einstellpotentiometer 68 zu dem An- \ Schluß 27, wobei der Schleifer des Einstellpotentiome- | ters 68 an den nicht invertierenden Eingang des Operations ι Verstärkers 62 angeklemmt ist. Durch geeignete, nicht ver- I anschaulichte Widerstände, die in Serie mit dem Einstell- '

potentiometer 68 geschaltet sind, kann der Einstellhub [ des Potentiometers 68 eingeschränkt werden. Zur Entstörung der Steuerschaltung 60 führt von dem Anschluß 27 zu dem Schleifer des Einstellpotentiometers 68 ein Kondensator 69. .

Der Ausgang des Operationsverstärkers 62 steht über einen Widerstand 70 mit einem Steuereingang einer steuerbaren Last 71 in Verbindung, die im wesentlichen durch einen Transistor 72 und einen Serienwiderstand 73 gebildet ist, wobei der Serienwiderstand 73 mit linearem positiven Temperaturkoeffizienten ausgeführt werden kann, um den 'JVnipornturkoeffizienten des Widerstandes des Relais 21 zu kompensieren. Hierbei ist die steuerbare Last 71 derart geschaltot, daß der Emitter des Transistors 72 an den Anschluß 26 und der Kollektor an den Widerstand 73 angeschlossen ist, der mit seinem freien Ende mit dem Anschluß 27 in Verbindung steht, während die Basis des Transistors 72 über den Widerstand 70 an dem Ausgang des Operationsverstärkers 62 liegt. Um Restströme des Transistors 72 ableiten

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zu können, ist parallel zu dessen Basisemitterstrecke ein Widerstand 74 geschaltet.

Damit die Steuerschaltung 60 zum richtigen Zeitpunkt, d.h. beim Auftreten der Betriebsspannung zwischen den Anschlüssen 30 und 31 ausgelöst wird, liegt parallel zu den Stromversorgungseingängen 24 und 25 eine Erkennungsschaltung 75, die über eine Diode 76 von dem Kondensator 32 entkoppelt isi. Die Diode 76 liegt hierzu in der Verbindungsleitung zwischen dem Gleichrichter 29 und dem Stromversorgungseingang 24, und zwar in der Weise, daß die Kathode mit dem Stromversorgungseingang 24 verbunden ist. Von der Anode der Diode 76 führt eine Serienschaltung aus zwei Widerständen 77 und 78 zu dem Stromversorgungseingang 25, wobei zu dem mit dem Stromversorgungseingang 25 verbundenen Widerstand 78 ein Kondensator 79 parallelgeschaltet ist. Die Widerstände 77 und 78 sind so dimensioniert, daß die Spannung an dem Verbindungspunkt,der an den nicht invertierenden j Eingang des Operationsverstärkers 61 angeschlossen isf, \ auch bei der kleinsten zu erwartenden Betriebsspannung j zwischen den Anschlüssen 30 und 31 größer ist als die durch die Z-Diode 50 erzeugte Referenzspannung, die in j den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers ί 61 eingespeist wird. ;

Wenn die Betriebsspannung an den Anschlüssen 30 und 31 "J eingeschaltet wird, lädt sich der Kondensator 32 über j den Widerstand 57 in den Gleichrichter 29 und die Diode ' 26 auf und das Schaltnetzteil 23 beginnt, wie oben beschrieben, zu arbeiten und lädt innerhalb kurzer Zeit den Siebkondensator 28 auf die vorbestimmte Arbeitsspan- '; nung auf, womit für die Operationsverstärker 61 und 62 die geregelte Speisespannung zur Verfügung steht. Gleichzeitig steigt innerhalb sehr kurzer Zeit die Spannung ] an dem Widerstand 78 entsprechend der Zeitkonstante aus ;

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den Widerständen 77, 78 und dem Kondensator 79 an, so daß die Spannung an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 61 über der Referenzspannung an dem invertierenden Eingang liegt. Hierdurch wird der Ausgang des mit offenem Kollektor ausgeführten Operations· Verstärkers 61 hochohrnig und der Kondensator 66 kann sich über die Widerstände 64 und 65 langsam aufladen. Die Zeitkonstante, mit der der Kondensator 66 aufgeladen wird, ist über den Einstellwiderstand 65 variabel. Sobald die Ladespannung an dem Kondensator 66 einen durch das Einstellpotentiometer 68 vorgegebenen Wert übersteigt, wird der Ausgang des Operationsverstärkers 62 niederohmig und es kann durch den Transistor 72 ein Basisstrom fließen, der die gesteuerte Last 72 aufgrund des nunmehr durchgesteuerten Transistors 72 einschaltet und den Belastungswiderstand 73 an die Ausgänge 26 und 27 des Scha]tnotzteiles 23 anschaltet. Durch das Anschalten dos Bolashungswiderstandes 73 steigt die Stromentnahme aus dem Schaltnetzteil 23 so weit an, daß, wie oben boschrieben, das Relais 21 anzieht.

Wird die Betriebsspannung an den Anschlüssen 30 und 31 abgeschaltet, entlädt sich der Kondensator 79 über den Widerstand 78 sehr rasch, womit die Spannung an dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 61 kleiner wird als die durch die Z-Diode 50 gegebene Referenzspannung. Hierdurch wird der Ausgang des Operationsverstärkers 61 niederohmig und der Kondensator 66 nahezu schlagartig kurzgeschlossen und entladen. Durch diese Entladung sinkt die Spannung an dem Kondensator 66, so daß die Spannung an dem nicht invertierenden Eingang dos Operationsverstärkers 6 2 unter den unteren Hysteresepunkt sinkt, womit dieser in den Zustand mit hochohmigen Ausgang umschaltet. Durch das Umschalten des Ausgangs, das durch die Diode 67 beschleunigt wird, wird der Basis-

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3112 4

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strom durch den Transistor 72 abgeschaltet und damit der Belastungswiderstand 73 von den Anschlüssen 26 und 27 des Schaltnetzteiles 23 getrennt. Die Stromentnahme aus-dem Schaltnetzteil 23 sinkt wieder auf einen kleinen Wert, der kleiner ist als der Haltestrom für das Relais 21, so daß dieses wieder abfällt, noch ehe der Kondensator 32 entladen ist. Mittels der Diode 76 wird verhindert, daß bei abgeschalteter Betriebsspannung an den Anschlüssen 30 und 31 wegen dos noch nicht entladenen Kondensators 32 an dem Spannungsteiler aus den Widerständen 77 und 78 eine Spannung anstehen bleibt, die zu einer Fehlsteuerung der Steuerschaltung 60 führen würde.

Wenn nach mehr oder weniger langer Zeit die Betriebsspannung an den Anschlüssen 30 und 31 wiederkehrt, beginnt das oben beschriebene Schaltspiel von neuem.

Falls die an das Schaltnetzteil 23 angeschlossene Steuerschaltung 60 auch im Ruhebetrieb.eine zu große Stromaufnah'me aufweist, kann in dem Schaltnetzteil 23 ein Shuntwiderstand 80 vorgesehen sein, der von dem Emitter des Transistors 37 zu dem Anschluß 26 führt. Durch diesen Widerstand wird dann ein Teil des erforderlichen Stromes für die Steuerschaltung 60 an dem Relais 21 vorbeigeleitet und sichergestellt, daß bei abgeschalteter Last 71 das Relais sicher abgeschaltet bleibt.

Um zu verhindern, daß die Betriebsspannung des Schaltnetzteiles 23 an den Anschlüssen 26 und 27 eine unzulässig hohe Ausgangsspannung erreicht, wenn zufälligerweise gleichzeitig die Last 71 abgeschaltet wird und die Schaltstufe 33 in den Sperrzustand übergeht, ist parallel zu dem Widerstand 51 eine weitere Z-Diode 81 geschaltet, die damit in Serie zu der die Referenzspannung für den Operationsverstärker 46 erzeugenden Z-Diode 50 liegt

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— 28 ■" · · ··· ■

und zusammen mit dieser die Spannung an den Ausgängen 26 und 27 begrenzt. Die gemeinsame Begrenzungsspannung der beiden Z-Dioden 50 und 80 muß so bemessen sein, daß die Durchlaßspannung höher liegt als die Umschaltspannung des aus dem Operationsverstärker 46 aufgebauten Schmitt-Triggers.

In Fig. 4 ist ein AusfUhrungsbeispiel einer Relaisschaltung 20 veranschaulicht, bei dem die zeitabhängige Steuerung mit Hilfe eines Oszillators und eines mehrstufigen Zählers erfolgt.

Das Schaltnetzteil 23 ist im wesentlichen genauso aufgebaut wie das Schaltnetzteil 23 des Ausführungsbeispieles nach Fig. 3, wobei lediglich die Schaltstufe 33 mit komplementären Transistoren gegenüber der Schaltstufe 33 nach Fig. 3 bestückt ist, weshalb nunmehr der den Bezugspunkt der Schaltung bildende Stromversorgungseingang 25 auf positiven und der zu der Schaltstufe 33 führende Stroniversorgungseingang 24 negatives Potential führt. Im übrigen sind wiederum gleiche Bauelemente wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen versehen.

Um die notwendige Phasenumkehr der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 4 6 zu erhalten, um die komplementär aufgebaute Schaltstufe 33 ansteuern zu können, ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 46 die Basis eines NPN-Transistors 83 verbunden, dessen Kollektor an den Stromversorgungseingang 25 angeschlossen ist und dessen Emitter den Ausgang 35 des Schaltreglers bildet. Parallel zur Basisemitterstrecke liegt eine Diode 84, die die Basisemitterstrecke gegen inverse Spannungen schützen soll.

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Um anzuzeigen, daß an den Anschlüssen 30 und 31 eine Betriebsspannung anliegt, ist in die Verbindungsleitung zwischen dem Relais 21 und den Siebkondensator 28 eine Serienschaltung aus einer Leuchtdiode 86 und einem Widerstand 85 geschaltet. An der Verbindungsstelle zwischen der Kathode der Leuchtdiode 86 und dem Widerstand 85 liegt die Basis eines Transistors 87, dessen Kollektor an dem Siebwiderstand 28 und dessen Emitter an dem Relais 21 angeschlossen ist, wobei der Widerstand 85 derart bemessen ist, daß bei nicht angezogenem Relais 21 der Transistor 87 gesperrt ist und der gesamte Strom durch den Widerstand 85 und die Leuchtdiode 86 fließt und diese zum Aufleuchten bringt. Bei einer Erhöhung des Stromes auf den Anzugswert des Relais 21 würde der Strom so stark ansteigen, daß die Leuchtdiode 86 zerstört werden würde, wenn nicht bereits bei einem kleineren Strom der Spannungsabfall an dem Widerstand 85 so weit ansteigen würde, daß der Transistor 86 in den leitenden Bereich überführt wird und auf diese Weise einen Großteil des Stromes an der Leuchtdiode 86 vorbeileitet, so daß die Leuchtdiode 86 unabhängig vom Betriebszustand des Relais 21, d.h. ob dieses angezogen oder abgefallen ist, etwa immer gleich hell leuchtet.

Im übrigen entspricht die Arbeitsweise des Schaltnetzteiles 23 der Arbeitsweise des Schaltnetzteiles 23 nach Fig. 3 mit der Ausnahme, daß beim Erreichen der oberen Ladespannung des Siebkondensators 28 der Ausgang des Operationsverstärkers 46 hochohmig wird und damit über den Widerstand 48 ein Basisstrom in den Transistor 83 fließen kann, womit dieser leitend wird und sich in der Folge die Spannung an dem Steuereingang 36 der Schaltstufe 33 so verlagert, daß der Transistor 39 in den gesperrten Zustand überführt wird. Dieser Betriebszustand bleibt solange erhalten, bis der Betrag der Spannung an dem Siebkondensator 28 so weit abgesunken ist, daß

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der andere Umschaltpunkt für^den*Operationsverstärker 46 erreicht wird und dessen Ausgang niederohmig wird. Daraufhin wird der Transistor 83 gesperrt und die Schaltstufe 33 leitend gesteuert.

An den Anschlüssen 26 und 27 ist ein im wesentlichen aus einem Operationsverstärker 90 aufgebauter Längsregler 91 angeschlossen, der ausgangsseitig die Stromversorgung für einen Oszillator- und Zählerschaltkreis 92 liefert.

Der Operationsverstärker 90 liegt speisespannungsmäßig an den Anschlüssen 26 und 27 und sein nichtinvertierender Eingang wird über einen Widerstand 93 mit der an der Z-Diode 50 anstehenden Referenzspannung beaufschlagt. Zum Entstören führt von dem nichtinvertierenden Eingang sowie von dem Ausgang des Operationsverstärkers 90 jeweils ein Kondensator 94 und 95 zu dem Anschluß 27 _r wobei der Kondensator 94 zusammen mit dem Widerstand 93 dazu dient, die Ladezeit des Kondensators 95 zu verlängern, damit an dem Kondensator 95 kein Ladestrom auftritt, der ein Prellen dos Relais 21 verursachen könnte. Der invertierende Eingang liegt an einem aus Widerständen 96 und 97 gebildeten Spannungsteiler, wobei der Widerstand 96 zwischen dem invertierenden Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers 90 und der Widerstand 97 zwischen dem invertierenden Eingang und dem Anschluß 27 geschaltet ist. Din Funktion und Arbeitsweise des Längsreglers 91 ist bekannt und braucht deswegen nicht im einzelnen erläutert zu werden. Am Ausgang des Operationsverstärkers 90 steht eine weiter stabilisierte Ausgangsspannung an, die einen erheblich weniger sägezahnförmigen Verlauf aufweist als die Spannung zwischen den Anschlüssen 26 und 27, d.h. die Ausgangsspannung des Schaltnetzteiles 23.

Die integrierte Schaltung 92 ist ein MSI-Schaltkreis mit der Bezeichnung HEF4541B von der Firma Valvo; eine genaue Funktionsbeschreibung der integrierten Schaltung ist dem Valvo-Handbuch "Integrierte Digitalschaltungen","Locmos-Reihe, HEF 4000 B 1980/81 zu entnehmen. In Fig. 5 sind Einzelheiten der integrierten Schaltung in

- 31 ORiGIlMAL

311241'.

einem Blockschaltbild dargestellt, soweit es für die Erfindung wesentlich ist. Hieraus ist ersichtlich, daß die integrierte Schaltung 92 einen 16-stufigen Zähler sowie ein ODER-Gatter und drei Inverter enthält. Zusätzlich ist eine Rücksetzlogik vorhanden, die dafür sorgt, daß bei entsprechender Spannung an den Steuereingängen der Zähler beim Einschalten der Versorgungsspannung zurückgesetzt wird.

Die integrierte Schaltung 92 liegt mit Stift 14 an dem Ausgang 27 des Schaltnetzteiles 23 und mit Anschluß 7 an dem Ausgang des Operationsverstärkers 90 und damit an der zusätzlich stabilisierten Spannung.

Die an die Stifte 1, 2 und 3 intern angeschlossenen Gatter und Inverter bilden zusammen mit der äußeren Beschaltung einen Oszillator, wobei die äußere Beschaltung gebildet wird durch eine Diode 99, die anodenseitig an den Stift" 1 angeschlossen ist und kathodenseitig zu einem Widerstand 100 führt. Der Widerstand 100 ist mit seinem freien Ende mit einem Kondensator 101 verbunden, dessen anderer Anschluß an den Stift 2 der IS angeschlossen ist. Von der Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator 101 und dem Widerstand 100 führt ein weiterer Widerstand 102 zu dem Stift 3, während von dem Stift 3 ein ebenfalls der Entstörung dienender Kondensator 103 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 90, d.h. mit dem negativen Versorgungsanschluß der IS 92 verbunden ist.

Zur Regelung der Oszillatorfrequenz ist ein NPN-Transistor 104 vorgesehen, der mit seinem Kollektor an die Kathode der Diode 99 angeschlossen ist und dessen Emitter über einen Festwiderstand 105 und einen Einstellwiderstand mit einem Fernbedienungsanschluß 107 in Verbindung steht. Ein zweiter Fernbedienungsanschluß 108 ist mit dem Anschluß

BADORIGfNAL - 32 -

7, d.h. der negativen Versorgungsspannung der IS 92 verbunden. Zwischen den beiden Fernbedienungsanschlüssen 107 und 108 liegt ein Kondensator 109, der ebenso wie ein parallel zu der Basisemitterstrecke des Transistor! 104 geschalteter Kondensator 110 und ein von der Basis zu dem Fernbedienungsanschluß 108 bzw. dem Stift 7 der IS 92 führender Kondensator 111 der Entstörung der Schaltung dient. Die Basis des Transistors 104 ist ferner an den Schleifer eines Einstellwiderstandes 112 angeschlossen, der als Basisspannungsteiler arbeitet und einenends mit Anschluß 27 und anderenends mit der Anode einer Diode 113 verbunden ist, die mit ihrer Kathode an dem Ausgang des Operationsverstärkers 90 liegt.

Der an Stift 8 liegende Zählerausgang der IS 92 steht über einen Widerstand 114 mit dem Eingang der gesteuerten Last 71 in Verbindung, die im übrigen genauso aufgebaut ist wie bei Fig. 3, lediglich mit dem Unterschied, daß der Widerstand 73 durch eine zusätzliche Serienschaltung aus einem Widerstand 115 und einer Leuchtdiode 116 überbrückt ist, wobei die Leuchtdiode 116 dazu dient, den Schaltzustand der Relaisschaltung 20 anzuzeigen.

Zur Steuerung der jeweils gewünschten Funktion der Relaisschaltung 20, nämlich Blinken, Wischen oder Anzugsver- · zögerung, sind die verschiedenen Steuereingänge mit entsprechenden Spannungspegeln beaufschlagt, nämlich Stift 5 liegt auf Η-Potential, dem gleichen Potential, auf dem auch Stift 14 liegt, Stift 6 ist mit dem Ausgang der Erkennungsschaltung 75 verbunden und die Stifte 9 und 10 sind mit zwei Umschaltkontakten 117 bzw. 118 verbunden, über die Stift 10 wahlweise mit H- oder L-Potential und Stift 9 wahlweise mit Η-Potential oder dem Potential von der Erkennungsschaltung 75 beaufschlagt werden kann.

BAD ORIGINAL " ³³

311241;

Für den Fall, daß eine Fernbedienung der Relaisschaltung 20 gewünscht ist, wird der Einstellwiderstand 106 auf den kleinsten Wert eingestellt und über die Fernbedienungsanschlüsse 107, 108 ein externer Einstellwiderstand angeschlossen. Wird hingegen keine Fernbedienung gewünscht, so müssen die Fernbedienungsanschlüsse 107 und 108 durch eine gestrichelt veranschaulichte Verbindungsleitung miteinander kurzgeschlossen werden.

Sobald die Betriebsspannung an den Anschlüssen 30 und 31 eingeschaltet wird, beginnt das Schaltnetzteil 23 in der bereits oben beschriebenen Weise zu arbeiten und erzeugt an seinen Anschlüssen 26 und 27 eine etwa sägezahnförmige Ausgangsspannung, die in den Längsregler eingespeist wird. Aus dem Längsregler 91 gelangt eine geglättete Ausgangsspannung in die IS 92, wo umgehend der Oszillator zu schwingen beginnt. Zur Funktionsbeschreibung des Oszillators sei angenommen, daß der Kondensator 101 entladen ist und Stift 1 H-Potential führt. Dann fließt aus Stift 1 über die Diode 99 ein Strom zu dem als Konstantstromquell.e arbeitenden Transistor 104 über den Widerstand 100 in den Kondensator 10t. Solange der Kondensator 101 durch diesen Strom noch nicht nennenswert aufgeladen ist, liegt auch Stift 3 über den Widerstand 102·praktisch auf L-Potential. Damit nun der Kondensator 101 möglichst schnell so weit aufgeladen werden kann, daß der Stift 3 auf Ho-Potential kommt, muß sichergestellt sein, daß der Strom durch den Transistor 104 kleiner ist als der Strom, der zum Laden des Kondensators erforderlich ist. Diese Grundeinstellung des Kollektorstroms des Transistors 104 erfolgt über das einstellbare Potentiometer 112 solange, bis der gewünschte Kollektorstrom erreicht ist, während die betriebliche Veränderung des Kollektorstromes zur Einstellung der Oszillatorfrequenz über den Einstellwiderstand 106 durchgeführt wird.

Nachdem der Kondensator 101 nunmehr aufgeladen ist und der Stift 3 über den Widerstand 102 mit H-Potential beaufschlagt wird, ändert sich das an Stift 1 anstehende

BAD ORIGINAL - 34 -

O I I /- H I -+

Potential von H nach L und das an Stift 2 anstehende Potential von L nach H, womit der Stromfluß über die Diode

99 unterbrochen wird. Es fließt nunmehr ein die Frequenz des Oszillators bestimmender konstanter Entladestrom aus de Kondensator 101 über den Widerstand 100, die Kollektoremit-" terstrecke des Transistors 10.4 und die Emitterwiderstände 105; 106 ab. Der konstante Entladestrom kann durch Verände-r rung dos Einstellwiderstandes 106 sehr fein und thermisch recht gut stabilisiert eingestellt werden, so daß auf diese Weise mit sehr ; einfachen Mitteln die Oszillatorfrequenz variiert werden kann. Sobald nämlich die Spannung an der Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator 101 und dem Widerstand

100 die Schwelle zum L-Potential unterschreitet, liegt über den Widerstand 102 an dem Stift 3 wiederum L-Potential woraufhin der Stift 1 auf Η-Potential umgeschaltet wird und die Ladung des Kondensators 101 erneut beginnt. _r

Durch diese Schaltung des Oszillators wird erreicht, daß während jeder Schwingung des Oszillators im Emitterkreis des Transistors 104 und damit auch über die Fernbedienungsanschlüssc 107 und 108 ein konstanter Strom fließt, was die Störsicherheit des Oszillators wesentlich verbessert.

Der Oszillator erzeugt auf diese Weise Sägezahnschwingungen, die mit dem in der IS 92 vorhandenen Zähler gezählt werden, wobei nach Erreichen von 2¹ -Schwingungen der Stift 8 auf L-Potential geht und die gesteuerte Last über den Widerstand 114 einschaltet, so daß das Relais 21 anzieht. Der Schaltzustand wird, wie oben ausgeführt, über die Leuchtdiode 116 angezeigt.

Wenn die. beiden Umschalter 117 und 118 so geschaltet sind, daß an dem Stift 9 Η-Potential und an dem Stift 10 L-Potential anliegt, wird mit der Relaisschaltung 20 eine Anzugsverzögerung ausgeführt, in der Weise, daß nach Einschalten der Betriebsspannung an den Anschlüssen 30 und 31 der in der IS 92 vorhandene Zähler einmal hochzählt und dann die gesteuerte Last 71 einschaltet.

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COPY

ORIGINAL !NSPECTED

311

Wenn andererseits der Umschalter 117 so geschältet ist, daß der Stift 9 ebenfalls an die Erkennungsschaltung 75 j angeschaltet ist, wird mit der Relaisschaltung 20 eine -! Wischfunktion ausgeführt, bei der die gesteuerte Last · 71 nach den Anlegen der Betriebsspannung an den Anschlüs- ! sen 30 und 31 sofort eingeschaltet wird und damit auch das Relais 21 und für die Dauer eines vollen Zählzyklus des internen Zählers der IS 92 eingeschaltet bleibt. Sobald dann der von dem Oszillator beaufschlagte Zähler ' überläuft, wird die gesteuerte Last 71 abgeschaltet und damit fällt auch das Relais 21 ab.

Wenn schließlich die beiden Umschalter 117 und 118 so geschaltet sind, daß der Stift 9 wie vorher mit der Erkennungsschaltung 75 verbunden ist und der Stift 10 auf K-Potential liegt, kann mit der Relaisschaltung 20 eine Blinkfunktion ausgeführt werden, bei der periodisch das Relais 21 anzieht und wieder abfällt, indem periodisch die gesteuerte Last 71 durch den Zähler über den Stift 8 ein- bzw. ausgeschaltet wird.

Um sicherzustellen, daß die jeweils gewählten Funktionen erst oberhalb einer bestimmten Betriebsspannung an don Anschlüssen 30 und 31 ausgeführt werden, kann die Erkennungsschaltung 75 bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Z-Diode 115 enthalten, die zwischen die Widerstände. 77 und 78 geschaltet ist und dafür sorgt,daß an dem Widerstand 78 erst dann ein entsprechender Spannungsabfall auftritt, der die IS 92 auslöst, wenn die Betriebsspannung so groß geworden ist j daß die Z-Diode 115 durchgesteuert wird. Solange die Betriebsspannung unter diesem Wert liegt, bleibt die Z-Diode 115 gesperrt und es tritt Kein Spannungsabfall an dem Widerstand 78 auf und damit fehlt ein Auslöseimpuls für die IS 92, obwohl vielleicht bereits das Schaltnetztei] 23 arbeitet und der Oszillator in der IS 92 ebenfalls schwingt.

ORIGINAL INSPECTED COPY

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I t

Es ist ersichtlich, daß die Zeitintervalle,nach denen der Zähler der IS 92 überläuft, nicht nur durch die Schwingfrequenz des Oszillators beeinflußt werden können, sondern auch durch die Anzahl der eingeschalteten Zählstufen, die über die Stifte 12 und 13 ausgewählt werden können.

Anstelle, der in den Ausführungsbeispielen gezeigten bipolaren Transistoren in der Schaltstufe 33 können, wie bereits ausgeführt, auch Feldeffekttransistoren mit einer entsprechenden Sperrspannung eingesetzt werden.

ORIGINAL

Claims

°0ipi!-!Rg. W. SdierrMifhn Dr.-lng. R. Rüger

7300 Esslingen (Neckar). Webergasse. 3, Postfach 348

27. März 1981 ^T«^lllon

ητν Π 1^Κ_ΛΚ Slul lgarl (0711)356539

PA 12 oben

Telex 07 256610 smru

Telegramms Patentschutz E9Slingenneckar

Patentansprüche

( 1.J Relaisschaltung mit einem Relais, das wenigstens einen Schaltkontakt und eine den Schaltkontakt betätigende Magnetspule enthält, sowie mit einer Stromversorgungsschaltung für die Magnetspule, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsschaltung

(22) ein zwei Stromversurgungseingänge (24, 25) aufweisendes Schaltnetzteil (23) mit zwei Ausgängen (26, 27) enthält, zwischen denen ein Siebkondensator

(28) liegt, daß die Magnetspule (21) die Induktivität des Schaltnetzteiles (23) bildet, die zusammen mit einer zu ihr in Serie geschalteten Freilaufdiode

(34) parallel zu dem Siebkondensator (28) liegt,und daß bei einer unter einem vorbestimmten Wert liegenden Stromentnahme an den Ausgängen (26, 27) des Schaltnetzteiles (23) das Relais (21) abgefallen und bei einer über dem Wert liegenden Stromentnahme das Relais (21) angezogen ist.
2. Relaisschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Stromversorgungseingang (24).und dem an die Freilaufdiode (34) angeschlossenem Ende der Magnetspule (21) eine Schaltstufe (33) liegt, deren Steuereingang (36) von einem aus dem Siebkondensator (28) gespeisten Schaltregler (34) beaufschlagt ist,und daß der zweite Stromversorgungseingang (25) an die Verbindungsstelle zwischen der Freilaufdiode (34)

und dem Siebkondensator (28) angeschlossen ist.

'
3. Relaisschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Schaltstufe (33) wenigstens ein

."■j elektronisches Schaltglied (37, 38, 39) mit einem

i mit dem Steuereingang (36) der Schaltstufe (33) ge-

i koppelten Steuereingang enthält, das entsprechend

der Spannung an dem Steuereingang durchgesteuert

j oder gesperrt ist.

ΐ
4. Relaisschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

^; zeichnet, daß zur Beschleunigung der Sperrverzöge-

rungszeit des ersten elektronischen Schaltgliedes (37) zwischen dessen Steuereingang und dem ersten Stromversorgungseingang (24) ein zweites elektronisches Schaltglied (38) liegt, das während der

μ Sperrzeit des ersten elektronischen Schaltgliedes

s (37) leitend ist.

'.¹S ■
5. Relaisschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

; zeichnet, daß zwischen dem Steuereingang des ersten

elektronischen Schaltgliedes (37) und dem mit dem Siebkondensator (28) verbundenen Ende der Magnetspu-

: Ie (21) ein drittes elektronisches Schaltglied (39)

- liegt, dessen Steuereingang den Steuereingang (36)

■ der Schaltstufe bildet und von dem Schaltregler (34)

beaufschlagt ist.

' "
6. Relaisschaltung nach den Ansprüchen 3, 4 und 5, da-

i durch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schalt-

; glieder (37, 38, 39) bipolare Transistoren sind.

I
7. Relaischaltung nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

[! zeichnet, daß das erste elektronische Schaltglied (37)

ein Feldeffekttransistor ist.
8. Relaisschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte elektronische Schaltglied ein Feldeffekttransistor ist.
9. Relaisschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltregler (34) einen Schmitt-Trigger enthält, dessen Ausgang (35) an den Steuereingang (36) der Schaltstufe und dessen Eingang an dem Siebkondensator (28) angeschlossen ist, daß der Schmitt-Trigger beim überschreiten einer vorbestimmten Spannung an dem Siebkondensator (28) an seinem Ausgang (35) ein Signal abgibt, derart, daß die Schaltstufe (33) in den Sperrzustand übergeht,und daß der Schmitt-Trigger beim Unterschreiten einer vorbestimmten Spannung an dem Siebkondensator (28) eine Spannung abgibt, derart, daß die Schaltstufe (33) leitend wird.
10. Relaisschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmitt-Trigger mit einem von dem Ausgang über einen Widerstand (47) auf den nichtinvertierenden Eingang rückgekoppelten Operationsverstärker (46) aufgebaut ist, in dessen invertierenden Eingang eine der Spannung an dem Siebkondensator (28) proportionale Spannung und in dessen nichtinvertierenden Eingang über einen Längswiderstand (49) eine Referenzspannung eingespeist wird.
11. Relaisschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkondensator (28) durch eine Z-Diode (116, 50, 81) überbrückt ist.
12. Relaisschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß in Serie zu der Magnetspule (21) zwischen dieser und dem Siebkondensator (28) eine Serienschaltung aus einer Leuchtdiode (86) und einem Widerstand (85) liegt, wobei parallel zu dieser Serienschaltung die

If · *

Kollektoremitterstrecke eines Transistors (87) geschaltet ist, dessen Basis an die Verbindungsstelle zwischen der Leuchtdiode (86) und dem Widerstand

• (85) angeschaltet ist,
13. Relaisschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

■ net, daß die Serienschaltung aus Schaltstufe (33)

■ und Magnetspule (21) durch einen Widerstand (79) überbrückt ist.
14. Relaisschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

ί net, daß an die Ausgänge (26, 27) des Schaltnetzteiles

(23) eine Steuerschaltung (60,-92) mit einem Eingang und einem Ausgang angeschlossen ist, die aus dem Schaltnetzteil (23) gespeist wird und deren Strombedarf unter dem vorbestimmten Wert für das Anziehen des Relais (21) liegt, daß der Ausgang zu einem Steuereingang einer

• gesteuerten parallel zu den Ausgängen (26, 27) des

I* Schaltnetzteiles liegenden Last (71) und der Eingang

zu einer Erkennungsschaltung (75) führt, die an die beiden Stromversorgungseingänge (24, 25) angeschlossen ist und lediglich beim Anlegen einer Stromversorgungsspannung an'den Stromversorgungseingängen (24, 25)

;. eine Spannung an den Eingang der Steuerschaltung (60,

92) abgibt, und daß die Steuerschaltung (60, 92) die

^: Last (71) entsprechend vorbestimmter Zeitbedingung

ein- bzw. ausschaltet.

j:
15. Relaisschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich-

net, daß die gesteuerte Last (71) eine Serienschaltung

aus einem Widerstand (73) und einem vierten elektroni-

] sehen Schaltglied (72) enthält, dessen Steuereingang

,\ an den Ausgang der Steuerschaltung (60, 92) angeschlos

sen ist.

31Ί2414 „. ■.»·» ·♦ ·

ο ο β ^β * _α «β °
16. Relaisschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung des Schaltzustandes parallel

zu dem Widerstand (73) eine Leuchtdiode (115) geschaltet ist,
17. Relaisschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte elektronische Schaltglied (72)
ein Transistor ist.
18. Relaisschaltung nach Anspruch·14, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Stromversorgungseingängen (24, 25)

ein Speicherkondensator (32) parallclgeschaltet ist
und daß die Steuerschaltung (60) nach dem Verschwinden der den Speicherkondensator (32) ladenden Versorgungsspannung für eine vorbestimmte Zeit die Last (71) eingeschaltet hält, derart, daß das Relais (21) für
die vorbestimmte Zeit angezogen bleibt.
19. Relaisschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (60) nach dem Einschalten der Versorgungsspannung an den Stromversorgungseingängen (24, 25) erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit die Last (.71) einschaltet, derart, daß das Relais (21) erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit anzieht.
20. Relaisschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (60) nach dem Einschalten der Versorgungsspannung an den Stromversorgungseingängen (24, 25) erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit die Last (71) für eine weitere vorbestimmte Zeit eingeschaltet hält und danach wieder abschaltet, derart, daß das Relais (21) lediglich für die weitere vorbestimmte Zeit angezogen ist.
21. Relaisschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (60) nach dem Einschalten der Versorgungsspannung an den Stromversorgungseingängen

BAD ORIGINAL- 6 -

(24, 25) die Last (71) periodisch ein- und ausschaltet, derart/ daß das Relais (21) periodisch anzieht und wieder abfällt.
22. Relaisschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen und Erfassen der vorbestimmten Zeitbedingungen in der Steuerschaltung (92) ein einstellbarer Oszillator enthalten ist, dessen Schwingungen in einem nachgeschalteten Zähler gezählt werden, der beim Erreichen eines vorbestimmten Zählerstandes die Last (71) einschaltet bzw. ausschaltet.
23. Relaisschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerschaltung (60) zum Einstellen und Erfassen der vorbestimmten Zeitbedingungen ein zwischen die Ausgänge (26, 27) des Schaltnetzteiles geschaltetes RC-Glied (64, 65, 66) vorgesehen ist, dessen Kondensator (66) parallel zu dem Ausgang eines Operationsverstärkers (61) liegt, der entsprechend der von der Erkennungsschaltung (75) abgegebenen Spannung den Kondensator (66) kurzschließt bzw. nicht kurzschließt, daß an den Kondensator (66) ferner ein mit der gesteuerten Last (71) verbundener Schmitt-Trigger angeschlossen ist, der beim über- bzw. Unterschreiten vorbestimmter Spannungen an dem Kondensator (66) die Last (71) ein- bzw. ausschaltet.
24. Relaisschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betrieb der Schaltung an einem Wechselstromnetz den Stromversorgungseingängen (24, 25) ein Brückengleichrichter (29) vorgeschaltet ist.
25. Relaisschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Stabilisierung der Ausgangsspannung aus dem Schaltnetzteil (23) die Steuerschaltung (60, 92) einen in ihre Stromversorgungsleitung liegenden

und die Spannung auf der Stromversorgungsleitung konstant haltenden Längsregler (90) enthält.