EP0019651B1 - Elektronische Schaltungsanordnung für ein Relais mit festlegbarem Zeitverhalten - Google Patents

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EP0019651B1
EP0019651B1 EP19790101750 EP79101750A EP0019651B1 EP 0019651 B1 EP0019651 B1 EP 0019651B1 EP 19790101750 EP19790101750 EP 19790101750 EP 79101750 A EP79101750 A EP 79101750A EP 0019651 B1 EP0019651 B1 EP 0019651B1
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EP
European Patent Office
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divider
output
input
chain
stage
Prior art date
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EP19790101750
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English (en)
French (fr)
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EP0019651A1 (de
Inventor
Erwin Mauz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westdeutsche Elektrogeraetebau GmbH
Original Assignee
Westdeutsche Elektrogeraetebau GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/02—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
    • H01H47/04—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current

Definitions

  • the invention relates to an electronic circuit arrangement for a relay with time behavior which can be determined by actuating a switch, which contains a clock generator, a divider chain, astable and / or monostable and / or bistable flip-flops, logic logic elements and an output circuit for controlling the relay.
  • the invention is therefore based on the object of constructing an electronic circuit arrangement of the type described at the outset as a multipurpose assembly such that it can be operated with simple means, for example. can be optimally converted and used in the entire area of application by assigning different connections or even by changing the equipment only to a small extent, in order to control a relay with the desired timing. Furthermore, the task is to design the circuit arrangement so that several condition combinations specific for certain functions can be connected or supplemented with a single combination of logic elements to form partial assemblies such that between several connections for the switch acting in the input circuit and for Output circuits, the circuit arrangement with the desired timing for the control of the relay can be selected, if possible in such a way that only the specific external connection points are occupied.
  • the task is to make the circuit arrangement suitable for integration in a compact semiconductor component, in which the same component is always used - only by different wiring of the connection points, for example. with code signals, with input signals supplied by the switch and with the relay at various output connections - all practically required designs, both with regard to the time behavior function and with respect to the time range, can be realized.
  • a selection matrix which can be controlled two-dimensionally by DC voltage signals in accordance with the number of connected divider stage outputs.
  • Circuit arrangements with an electronic divider chain in combination with an RC oscillator have already become known (for example "electronic industry 5 - 1978, page 17), but these are only designed for specific applications.
  • a circuit arrangement according to in the first-mentioned group of features a relay with different timing functions and also within a large range of different delay, hold and drop times.
  • the divider chain as a multiple decade divider is made up of alternating "2" divider and "5" divider stages. Then it can be ensured that because of the additional control of a link branch with a meandering clock function of twice the frequency, ie. half the divider ratio, the blinking times and the blinking pauses are exactly the same length.
  • the clock generator in the frequency-determining circuit contains an adjustable RC element, which is composed of a potentiometer and a capacitor and can be connected to external solder connections.
  • an adjustable RC element which is composed of a potentiometer and a capacitor and can be connected to external solder connections.
  • the last-mentioned part of the task according to the invention namely a compact combination of the associated structural units on a semiconductor chip of the integrated type while observing all of the aforementioned and indicated possible variations, can be achieved in that at least the divider chain or the multiple decade divider, if appropriate with the associated one Selection matrix, and / or the FLIP-FLOP function chain with its associated condition combination integrated on a semiconductor module and the coding inputs of the selection matrix and the control inputs of the condition elements, and possibly connections of the clock generator for the external RC -Member and the clock inputs, reset inputs, the output circuits and the power supply lines are attached to the external solder connections of the semiconductor module in the technology characteristic of this.
  • an identical semiconductor component can be used for all practical applications, the production costs of which can be reduced considerably because it can be used in large quantities due to the possibility of universal use.
  • the bistable multivibrator 1 (FF,) is connected on the input side to the output "Z" of the selection matrix 2 via the line 3, while the two reset inputs 4 and 5 are connected to one another via the connecting line 6.
  • the voltage at its reset input 5 is namely determined by the structural units (OR 2 ) 8, (OR,) 9, (NOR,) 10 and by the control voltages "H” on the lines 11 applied to them and supplied by the switch (in case “1""delayed", 12 (for case “2”: delayed) and 13 (for case “3”: “pulse lengthening or shortening") at inputs 14a, 14b and 14c.
  • the signal on line 13 acts on input 14c of MONO-FLOPS 15 (MF 2 ), to whose output 16 an input 18 of NOR 4 element 19 is connected via negation element (N 4 ) 17.
  • the output 20 is connected via the line 21 to the set input 22 of the bistable multivibrator (FF 3 ) 23, at the set output 118 of which a signal is conducted via the line 24 and its branch 24 'to the input 25 of the NOR element 10 .
  • the units between the input 14c and the line 24 form a connection chain (15, 17, 19, 23) connected upstream of the NOR, link 10, which chain the input signal for the case "3" at the input 14c into that for the relay function "Pulse lengthening / shortening" necessary signal form on line 24 'converted.
  • the lines 3 and 6 are also connected to the inputs 26, 27 of the OR 4 element 28, the output line 29 of which, together with the output signal "Z" inverted via the N e negation element 30, on line 31 via line 32, the NOR e - Element 33 applied, the signal at its output 33 'via line 34 to the set input 35 and the signal on the output line 29 to the reset input 36 of the bistable flip-flop 37 (FF 4 ).
  • the signal at the set output 38 in turn acts on the input signal for the case "1, the OR 7 element 40, together with the input signal inverted by the N 2 negative element 39; the output signal of the OR 7 element 40 is thus effective on line 41 as long as the inverted input signal for the case "1" is present as "L” at the second input of the OR 7 element 40 and is passed to an output stage (not shown); after the end of the input signal for the case "1", the OR 7 element is 40 "H” applied to one input so that the voltage changes at the other input cannot take effect.
  • the set output 43 is connected via line 43 ', the N 1 negation element 44 to the one input 45 of the NOR 2 element 46, the other input 47 of which is the same as an input of the OR 7 element 40 with the one through the N 2 Negation element 39 is applied to the inverted input signal for the case "1".
  • the output 48 of the NOR 2 element 46 is connected to a first input 49 via the line 50, the signal on the line 24 lies via the line 24 "at the third input 51 of the NOR 5 element 52 and at the second input 53 another output signal from a similar link chain, which belongs to the input signal for the case "2.”
  • the output 54 of the NOR 5 element 52 is passed to a further output stage, not shown, via the line 55.
  • Case “1” also includes the diagrams of FIG. 4b for the blinking relay with the exact halving of the period.
  • the output signal of the OR 4 member 28, together with that of the N 6 member 30, results in a pulse sequence which is offset by exactly half a period compared to the signal in the output of the OR 4 member 28 at the output of the NOR e member 33, so that at the set input 35 of the bistable FF 4- flip-flop 37 alternately an "H” and an "L” signal occur and the set output 38 the desired flashing function occurs, the duration of the OR 7 member 40 on line 41 by the input signal for the event "1" is limited.
  • the input signal for case “3" is in the automatic part of the timing function corresponding to that of the input signal for case “2"; it only differs from the other in that the switch "signal time” disappears in an extreme manner to the short time of the MONO-FLOP stage (15 in FIG. 2) and the drop at the output 118 of the bistable FF 3 flip-flop 23 on “L” almost exactly after the preset divider period has elapsed. This corresponds to the time behavior of the "pulse lengthening or shortening" (cf. FIG. 4d).
  • the inside of the dash-dotted frame 201 represents the circuit arrangement accommodated on an integrated semiconductor component, of which, however, only those parts are drawn here which are not shown in FIG. 2 and FIG. 3 or are shown in less detail; between terminals "Z", “Z” 'and “R” (3, 31, 6), "1", “2” and “3” (11, 12 and 13) and finally the output lines 41 and 55 thus insert the circuit parts of FIGS. 2 and 3 analogously.
  • the clock generator 210 controls via a divider pre-stage (": 32") 211 in a manner known per se the multiple decade divider 212 (corresponding to the divider chain 7) (with the interposition of a transistor stage 213, the Schmitt trigger stage 214 and the Negation element 215).
  • the divider stages are each made up of a "5" divider and a “2" divider stage combined to form “10" divider stages; that's why, for example. at the A 'output double the frequency of that of the "A" output. All divider outputs A ', A, ...
  • the control signals of the cases “1", “2”, “3” each come about via a negation element 221, the Schmitt trigger stage 222 at an external solder connection 223, 224 and 225, respectively.
  • Each of these inputs is again in a manner known per se on a voltage divider on positive voltage; By connecting to ground when the switch is actuated, the positive input signals are generated.
  • Both the positive bias and the Schmitt trigger levels serve to increase the interference immunity.
  • the RC element connected from the outside to the solder connections 228, 229 from the potentiometer 226 and capacitor 227 is connected in the frequency-determining circuit;
  • the frequency of the generator 210 and thus the time period preset on the divider chain at the outputs 3, 31 is finely adjusted with the potentiometer 226 between the values of the decadal stages.
  • the solder connections 228, 229 are also biased positively by voltage dividers 230, 231.
  • a voltage regulator stage 233 is connected via solder connections 232, 232a to the current source for the voltage supply of the circuit arrangement outside and inside the semiconductor module.
  • the Schmitt trigger stage 235 and the negation elements 236, 237 can be used to reset signals into the circuit arrangement to connections which are still free Links are initiated; with the connection of the solder connection 238 from the outside by the capacitor 239, each flip-flop is automatically reset when the operating voltage is applied by the MONO-FLOP stage 240. Both connections are in turn set to positive voltage by voltage dividers 241, 242, so that the required interference immunity is ensured.
  • the reset signals occurring on lines 236a, 237a and 240a are optionally applied to lines 240a and 236a in the input of OR 2 element 8 (FIG. 2) or lines 237a and 240a in the input of OR 3 element.
  • the outputs 41 and 55 are each connected via a power amplifier stage 243, 244 or 245 to the external solder connections 246, 247 or 248, each of which is made interference-proof by a rectifier (e.g. 249) with positive bias. Between the output 55 and the power amplifier stage 244 there is a negation element 250, which has been mentioned several times in connection with FIG. 3.
  • This circuit branch is the one that is used for the relay control in the cases of timing behavior functions described above.

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  • Electronic Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung für ein Relais mit durch die Betätigung eines Schalters festlegbarem Zeitverhalten, die einen Taktgenerator, eine Teilerkette, astabile und/oder monostabile und/oder bistabile Kippstufen, logische Verknüpfungsglieder und einen Ausgangskreis für die Ansteuerung des Relais enthält.
  • Relais mit festlegbarem, durch die Betätigung eines Schalters ausgelöstem Zeitverhalten gibt es in dem einschlägigen technischen Bereich der Technik der zeithaltenden Schalter in Zahlreichen und teilweise sehr verschiedenen Ausführungsformen. Zunächst ist dabei zu unterscheiden zwischen analogen zeithaltenden Schaltern, bei denen zB. ein RC-Kreis zur Festlegung des Zeitverhaltens in Verbindung mit einem nichtlinearen Entladeglied, zB. einer Schaltdiode, einem Thyristor od.dgl. oder in der rein mechanischen Version ein elektromechanisches oder ein pneumatisches Hemmwerk, eingesetzt werden einerseits und Relais, die teilweise von digitalen Baueinheiten, zB. Zählern, od.dgl. Gebrauch machen oder völlig in Digitaltechnik aufgebaut sind.
  • Teilweise ist diese Vielfalt von praktischen Ausführungen auch dem Umstand zuzuschreiben, daß nicht nur Schaltzeiten in größenordnungsmäßigen, dh. in mehreren Zehnerpotenzen verschiedenen Bereichen je nach dem Anwendungsfall gefordert werden, sondern auch Relais-Steuerungs-Schaltungsanordnungen mit verschiedenem, typischen Zeitverhalten, zB. anzug- oder abfalls-verzögert, impuls-verlängemd oder -verkürzend, impulsgebend, additiv anzug-verzögert und andere mehr.
  • Bisher waren diese Forderungen in verschiedenen Zeitbereichen und mit verschiedenen Zeitverhaltens-Funktionen nur mittels teilweise völlig verschiedener Konstruktionen zu erfüllen; als extreme Beispiele seien zu nennen der Treppenlicht-Zeitschalter, elektronische Blinkrelais, Kipprelais, Kondensator-Wischrelais usw. Digital-Zeitrelais werden zwar bezüglich des Zeitbereichs allen Anforderungen gerecht, sie erfordern aber einen größeren Aufwand und lassen sich nur mit relativ hohen Kosten herstellen, vor allem, wenn unterschiedliches Zeitverhalten verlangt wird, was bei Digital-Zeitrelais allenfalls durch aufwendige Ketten von Verknüpfungsgliedern realisierbar ist.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Gattung so als Mehrzweck-Baugruppe aufzubauen, daß sie mit einfachen Mitteln, zB. durch die Belegung unterschiedlicher Anschlüsse oder auch durch nur in kleinem Umfang geänderte Bestückung in möglichst dem gesamten Anwendungsbereich optimal umgerüstet und eingesetzt werden kann, um ein Relais mit dem gewünschten Zeitverhalten anzusteuern. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, die Schaltungsanordnung so auszubilden, daß mehrere für bestimmte Funktionen spezifische Bedingungs-Kombinationen so mit einer einzigen Kombination von Verknüpfungsgliedern zu Teil-Baueinheiten verbunden bzw. ergänzt werden können, daß zwischen mehreren Anschlüssen für den im Eingangskreis wirkenden Schalter und für Ausgangskreise die Schaltungs-Anordnung mit dem gewünschten Zeitverhalten für die Ansteuerung des Relais ausgewählt werden kann, und zwar möglichst derart, daß lediglich die spezifischen äußeren Anschlußstellen belegt werden.
  • Schließlich besteht die Aufgabe darin, die Schaltungsanordnung für eine Integration in einem Kompakt-Halbleiter-Baustein geeignet auszugestalten, bei der mit immer dem gleichen Baustein - lediglich durch unterschiedliche Beschaltung der Anschlußstellen, zB. mit Code-Signalen, mit vom Schalter gelieferten Eingangs-Signalen und mit dem Relais an verschiedenen Ausgangsanschlüssen - alle praktisch benötigten Ausführungen, sowohl bezüglich der Zeitverhaltens-Funktion als auch bezüglich des Zeitbereichs, verwirklicht werden können.
  • Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ausgang mindestens einer Stufe der vom Taktgenerator, vorzugsweise über eine Teiler-Vorstufe, gesteuerten Teilerkette eine zu einer FLIP-FLOP-Funktionskette gehörende bistabile Kippstufe beaufschlagt, deren Ausgangssignal zusammen mit einem vom Schalter gelieferten Steuersignal auf Leitungen im Eingangskreis über eine aus einigen der logischen Verknüpfungsglieder zusammengesetzte Verknüpfungsglieder-Kette, gegebenenfalls unter Einschluß von ODER-("OR")-, Negations-("N")-, WEDER-NOCH-("NOR")-Gliedern, am Eingang des Ausgangskreises liegt, wobei das Steuersignal, gegebenenfalls zusammen mit einem Rücksetz-("RESET")-Signal, an mindestens einem von drei Anschlüssen der Leitungen des Eingangskreises liegt, von denen
    • (a) der erste Auschluß über eine erste Bedingungs-Kombination, bestehend aus einem ersten und einem zweiten mit jeweils einem ihrer Eingänge seriengeschalteten ODER-("OR")-Glied,
    • (b) der zweite Auschluß über eine zweite Bedingungs-Kombination, bestehend aus der ersten Bedingungs-Kombination (BK,) und einem dieser an einem zweiten Eingang des ersten ODER-("OR")-Gliedes vorgeschalteten WEDER-NOCH-("NOR")-Glied
    • (c) und der dritte Auschluß über eine dritte Bedingungs-Kombination, bestehend aus monostabiler Kippstufe (MONO-FLIP-FLOP), Negations-,WEDER-NOCH-("NOR")-Gliedern und bistabiler Kippstufe (FLIP-FLOP)
      am Rücksetzeingang der Teilerkette liegt, wobei die Ausgangssignale der Verknüpfungsglieder-Ketten mit bistabilen Kippstufen oder WEDER-NOCH-Glied je einen weiteren Eingang des WEDER-NOCH-("NOR")-Gliedes der zweiten Bedingungs-Kombination beaufschlagen.
  • In weiterer Ausgestaltung liegt zwischen den Ausgängen mehrerer Stufen der Teilerkette und den Eingängen der beaufschlagten Kippstufe(n) eine entsprechend der Zehl der angeschlossenen Teiler- stufen-Ausgänge zweidimensional durch Gleichspannungssignale codiert ansteuerbare Auswahl-Matrix.
  • Es sind zwar schon Schaltungsanordnungen mit einer elektronischen Teilerkette in Kombination mit einem RC-Oszillator bekannt geworden (zB. "electronic industrie 5 - 1978, Seite 17); diese sind aber nur für spezifische Anwendungsfälle entworfen. Dagegen läßt sich mit einer Schaltungs- anordnung gemäß der zuerst genannten Merkmalsgruppe schon ein Relais mit verschiedenen Zeitverhaltens-Funktionen und außerdem innerhalb eines großen Bereichs verschiedener Verzögerungs-, Halte- und Abfallzeiten verwirklichen. In der weiter ausgebildeten Stufe sind dann sogar noch die Zeitbereiche lediglich durch die Art der äußeren Spannungsbeschaltung besonderer Anschlüsse zu wählen. Wenn dann zusätzlich zu dem einen Ausgang von Stufen der Teilerkette, gegebenenfalls über eine Auswahl-Matrix, ein weiterer Ausgang mit halbem Teilungsverhältnis über eine Verknüpfungsglieder-Kette an dem Setz-Eingang einer weiteren bistabilen Kippstufe angeschlossen ist, deren Ausgangssignal zusammen mit dem ersten Steuersignal über ein ODER-Glied am Eingang eines Ausgangskreises mit Leistungsverstärker anliegt, lassen sich mit den gleichen Zeitverhaltens-Funktionen auch Blinkrelais-Ansteuerungen realisieren.
  • Besonders auch in Verbindung mit dem zuletzt erwähnten Anwendungsfall ist es möglicherweise zweckmäßig, wenn die Teilerkette als Mehrfach-Dekadenteiler aus abwechselnd "2"-Teiler- und "5"-Teiler-Stufen aufgebaut ist. Dann läßt sich nämlich gewährleisten, daß wegen der zusätzlichen Steuerung eines Verknüpfungszweigs mit einer Mäander-Taktfunktion der doppelten Frequenz, dh. des halben Teilerverhältnisses die Blinkzeiten und die Blinkpausen exakt gleich lang sind.
  • In allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Takt- generator im frequenzbestimmenden Kreis ein einstellbares, aus einem Potentiometer und einem Kondensator zusammengesetztes RC-Glied enthält, das an Außen-Lötanschlüsse anschließbar ist. Beispielsweise mit diesem Potentiometer können so innerhalb Stufen der Teiler-Zeitbereichswahl die Zeitspannen Kontinuierlich verändert und so jeder Verzögerungswert mühelos und stufenlos eingestellt werden.
  • Der zuletzt genannte Teil der erfindungsgemäßen Aufgabe, nämlich eine kompakte Kombination der zugehörigen Baueinheiten auf einem Halbleiter-Baustein der integrierten Bauart unter Einhaltung aller vorerwähnten und angedeuteten Variationsmöglichkeiten, läßt sich dadurch erfüllen, daß mindestens die Teilerkette oder der Mehrfach-Dekadenteiler, gegebenenfalls mit der zugehörigen Auswahl-Matrix, und/oder die FLIP-FLOP-Funktionskette mit ihrer zugehörigen Bedingungs-Kombination auf einem Halbleiter-Baustein integriert zusammengefaßt und die Codiereingänge der Auswahl-Matrix und die Steuer-Eingänge der Bedingungsglieder, sowie gegebenenfalls Anschlüsse des Taktgenerators für das externe RC-Glied und die Takteingänge, Rücksetzeingänge, die Ausgangskreise und die Stromversorgungs-Leitungen an Außen-lötanschlüsse des Halbleiter-Bausteins in der für diesen charakteristischen Technologie angebracht sind.
  • In dieser Form läßt sich also für alle praktischen Anwendungsfälle ein jeweils identischer Halbleiter-Baustein verwenden, dessen Herstellungskosten deswegen erheblich gesenkt werden können, weil er wegen der Möglichkeit einer universellen Verwendung in großen Stückzahlen eingesetzt werden kann.
  • Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; es stellt dar:
    • Fig. 1: einen wesentlichen Teil der Zeitverhaltens-Funktionen mit verschiedenen Schalterbetätigungs-Arten mit Steuersignalen für
      • a) Dauerbetrieb mit Anzug-Verzögerung,
      • b) Kurzbetrieb mit Abfall-Verzögerung,
      • c) beliebige Dauer mit konstanter Relaiszeit,
      • d) additive Anzugverzögerung;
    • Fig. 2: ein Blockschaltbild für denjenigen Teil, der die Wirkung der vom Schalter gelieferten Eingangsimpulse bei der Auslösung der Zeitverhaltensfunktion betrifft;
    • Fig. 3: ein Blockschaltbild für denjenigen Teil, der den automatisch ablaufenden Abschnitt der Zeitverhaltens-Funktion betrifft;
    • Fig. 4: a) die Spannungsdiagramme an verschiedenen Knotenpunkten der Schaltungsanordnung für die Anzug-Verzögerung, b) für die Blinkschaltung, c) für die Abfall-Verzögerung, d) für Impulsverlängerung bzw. -verkürzung;
    • Fig. 5: ein Blockschaltbild für denjenigen Teil, der zur Ergänzung der Teile von Fig. 2 und Fig. 3 zu einer Halbleiter-Kompaktbaustein-geeigneten Schaltungsanordnung gehört.
  • In Fig. 1 sind unterhalb des Zeitdiagramms a) für das vom Schalter erzeugte Steuersignal für den Fall "1 " in a, das Signal für die gewünschte Anzugverzögerung, in a2 das Signal für ein normal arbeitendes Blinkrelais, in a3 das Signal für ein Blinkrelais mit Anzugverzögerung dargestellt. Im Zeitdiagramm b) - Eingangssignal vom Schalter für den Fall "2", erzeugt - zeigen das Diagramm b,) das gewünschte Zeitverhalten für Abfallverzögerung, das Diagramm bz) den Fall des Wisch-Relais, des Diagramm ba) den Fall des Blinkrelais mit Abfallverzögerung und das Diagramm b4) den Fall eines erneut nach einer Pause vorgegebener Dauer nochmals anziehenden Relais.
  • Unter den beiden Eingangssignal-Diagrammen c1) und CZ) für einen langen bzw. kurzen Impuls (Fall "3") ist die Relaisfunktion c3) mit konstanter Dauer, dh. im ersten Falle für die Funktion "impulsverkürzend", im zweiten für die Funktion "impulsverlängernd" gezeichnet. Schließlich ist unterhalb d) für den Fall "1 mit unterbrochen wiederholter Schalterbetätigung die Relais-Funktion d1 für additive Verzögerung dargestellt.
  • In Fig. 2 ist die bistabile Kippstufe 1 (FF,) eingangsseitig an den Ausgang "Z" der Auswahl-Matrix 2 über die Leitung 3 angeschlossen, während die beiden Rücksetz-Eingänge 4 und 5 über die Verbindungs-Leitung 6 miteinander verbunden sind. So lange am Rücksetzeingang 5 der Teilerkette 7 nicht ein Impuls "L" anliegt, ist die Teilerkette 7 gesperrt; die Spannung an deren Rücksetzeingang 5 wird nämlich bestimmt durch die Baueinheiten (OR2) 8, (OR,) 9, (NOR,) 10 sowie durch die an diesen anliegenden, vom Schalter gelieferten Steuerspannungen "H" auf den Leitungen 11 (für Fall "1" "anzugverzögert"), 12 (für Fall "2": abfallverzögert) und 13 (für Fall "3": "impulsverlängernd bzw. - verkürzend") an den Eingängen 14a, 14b bzw. 14c.
  • Das Signal auf der Leitung 13 beaufschlagt den Eingang 14c des MONO-FLOPS 15 (MF2), an dessen Ausgang 16 über das Negationsglied (N4) 17 der eine Eingang 18 des NOR4-Glieds 19 angeschlossen ist. Der Ausgang 20 ist über die Leitung 21 mit dem Setzeingang 22 der bistabilen Kippstufe (FF3) 23 verbunden, an deren Setz ausgang 118 ein Signal über die Leitung 24 und deren Zweig 24' an den Eingang 25 des NOR,-Glieds 10 geführt wird. Die Baueinheiten zwischen dem Eingang 14c und der Leitung 24 bilden eine vor das NOR,-Glied 10 vorgeschaltete Verknüpfungs-Kette (15, 17, 19, 23), die das Eingangssignal für den Fall "3" am Eingang 14c in die für die Relaisfunktion "impulsverlängernd/-verkürzend" notwendige Signalform auf der Leitung 24' umformt.
  • Die Leitungen 3 und 6 sind außerdem mit den Eingängen 26, 27 des OR4-Glieds 28 verbunden, dessen Ausgangsleitung 29 zusammen mit dem über das Ne-Negationsglied 30 invertierten Ausgangssignal "Z" auf der Leitung 31 über die Leitung 32 das NORe-Glied 33 beaufschlagt, wobei das Signal an dessen Ausgang 33' über die Leitung 34 den Setzeingang 35 und das Signal auf der Ausgangsleitung 29 den Rücksetzeingang 36 der bistabilen Kippstufe 37 (FF4) beaufschlagt. Das Signal am, Setzausgang 38 beaufschlagt seinerseits zusammen mit dem durch das N2-Negationsglied 39 invertierten Eingangssignal für den Fall "1 das OR7-Glied 40; das Ausgangssignal des OR7-Glieds 40 wird also auf der Leitung 41 wirksam, so lange das invertierte Eingangssignal für den Fall "1" als "L" am zweiten Eingang des OR7-Gliedes 40 ansteht, und auf eine nichtdargestellte Ausgangsstufe gegeben wird; nach dem Ende des Eingangssignals für den Fall "1" ist das OR7-Glied 40 an einem Eingang mit "H" beaufschlagt, so daß die Spannungswechsel am anderen Eingang nicht wirksam werden können.
  • Der Setzausgang 43 ist über die Leitung 43', das N1-Negationsglied 44 mit dem einen Eingang 45 des NOR2-Gliedes 46 verbunden, dessen anderer Eingang 47 gleich wie ein Eingang des OR7-Glieds 40 mit dem durch das N2-Negationsglied 39 invertierten Eingangssignal für den Fall "1" beaufschlagt ist. Der Ausgang 48 des NOR2-Glieds 46 ist mit einem ersten Eingang 49 über die Leitung 50 verbunden, das Signal auf der Leitung 24 liegt über die Leitung 24" am dritten Eingang 51 des NOR5-Glieds 52 und am zweiten Eingang 53 liegt ein weiteres Ausgangssignal aus einer ähnlichen Verknüpfungskette an, die zum Eingangssignal für den Fall "2" gehört. Der Ausgang 54 des NOR5-Glieds 52 wird an eine weitere nicht dargestellte Ausgangsstufe über die Leitung 55 geleitet.
  • In Fig. 4 sind die zu den Eingangssignalen für die fälle "1", "2" und "3" gehörenden Diagramme für verschiedene Knotenpunkte der Schaltungsanordnung wiedergegeben. Für den Fall "1 " in Fig. 4a wird aus dem "H"-Signal am Eingang des NOR,-Gliedes 10 ein "L"-Signal an dessem Ausgang, das über die OR,- 9 - und OR2 - 8 - Glieder an den Rücksetzeingang 5 der Teilerkette 7 geführt wird, woraufhin diese startet.
  • Zu dem Fall "1 " gehören auch die Diagramme der Fig. 4b für das Blink-Relais mit genauer Halbierung der Periodendauer. Das Ausgangssignal des OR4-Gliedes 28 ergibt zusammen mit demjenigen des N6-Negationsgliedes 30 ein gegenüber dem Signal im Ausgang des OR4-Gliedes 28 genau um eine halbe Periodendauer versetzte Impulsfolge am Ausgang des NORe-Glieds 33, so daß am Setzeingang 35 der bistabilen FF4-Kippstufe 37 abwechselnd ein "H" und ein "L"-Signal auftreten und der Setzausgang 38 die gewünschte Blink-Funktion auftritt, deren Dauer vom OR7-Glied 40 auf der Leitung 41 durch das Eingangssignal für den Fall "1" begrenzt wird.
  • Im Falle "2" tritt auf der Eingangsseite, dh. im Schalterausgangskreis-Abschnitt die in Fig. 4c dargestellte Funktion mit einem "H"-Signal während der aktivierten Schalterstellung auf, während deren Dauer die Teilerkette 7 gesperrt ist; dieses "H"-Signal liegt am Ausgang des OR2-Gliedes 8 an. Durch das Eingangssignal für den Fall "3" wird - ohne Rücksicht auf seine Dauer - am Ausgang des MONO-FLOPS (MF2) 15 ein Kurzimpuls "H" erzeugt, der durch das N4-Negationsglied 17 invertiert wird, wodurch im Ausgang 20 des NOR4-Glieds 19 ein "H"-Kurzimpuls entsteht, der nun die gleiche Wirkung wie das Eingangssignal für den Fall "1 " hat, nämlich, daß die Teilerkette 7 freigegeben wird.
  • Für die Beschreibung des automatisch ablaufenden Teils der Zeitverhalten-Funktionen von Fig. 4c und 4d sind die in Fig. 3 dargestellten Baueinheiten und ihre schaltungstechnische Kombination von Bedeutung. Wie bereits vorbeschrieben, beaufschlagen die Matrix-Ausgangssignale "Z'", "Z" und das Rücksetzsignal "R" auf den Leitungen 31, 3 und 6 die bistabile FF1-Kippstufe 1 bzw. über das OR4-Glied 28, das N6-Negationsglied 30 und das NOR6-Glied 33 die bistabile Kippstufe (FF4) 37.
  • Nach Ablauf der voreingestellten Teiler-Zeitspanne wird der Ausgang 43 der FF,-Kippstufe 1 auf "H" gesetzt, so daß über das Ni-Negationsglied 44 am Eingang 47 des NOR2-Glieds 46 ein "L"-Signal anliegt, und am Ausgang 48 des NOR2-Glieds 46 ein "H"-Signal zu stehen kommt. Über die Leitung 50 und den Eingang 49 des NORs-Glieds 52 wird daraus ein "L"-Signal, also nach Ablauf der an der Teilerkette voreingestellten Verzögerungszeit hinter einem nichtdargestellten Negationsglied ein "H"-Zustand, dh. der für die gewünschte Funktion "Anzugverzögerung" erforderliche Übergang zum "H"-Steuerungssignal für das Relais. Mit Abfall des Eingangssignals für den Fall "1" nach Rücksetzen des Schalters in die nicht-aktivierte Stellung tritt am Ausgang 48 des NOR2-Glieds ein "L"-Zustand und somit nach der Negation hinter dem NOR5-Glied 52 ein Rückfallen auf "L" ein (vgl. Fig. 4a).
  • Wenn nach Rücksetzen des Schalters auf der Leitung 6 im Falle des Eingangssignals für den Fall "2" ein "L"-Zustand eintritt, dann wird die Teilerkette 7 freigegeben und nach Ablauf der voreingestellten Zeitspanne der Ausgang 43 der bistabilen FF1-Kippstufe 1 über das OR3-Glied 42 auf "H" gesetzt; am Rücksetzeingang 115 der bistabilen FF2-Kippstufe 116 liegt dann ein "H"-Signal an, am Setzausgang 117 über das NOR-Glied 115a also ein "L"-Signal; die Schaltzustände an dem Ausgang 43 der bistabilen FF1-Kippstufe 1 und auch an demjenigen 117 der bistabilen FF2-Kippstufe 116 kehren sich also um und mithin wechselt das Signal in der Zeitverhalten-Funktion dann in "L" und am Ausgang des nichtgezeichneten Negationsglieds hinter dem NORs-Glied 52 ebenfalls in "L"; dies entspricht dann der Zeitverhaltens-Funktion für "Abfall-Verzögerung" (vgl. Fig. 4c).
  • Das Eingangssignals für den Fall "3" ist im automatischen Teil der Zeitverhaltensfunktion entsprechend demjenigen des Eingangssignals für den Fall "2"; er unterscheidet sich also nur dadurch von dem anderen, daß die Schalter-"Signalzeit" in extremer Weise auf die Kurzzeit der MONO-FLOP-Stufe (15 in Fig. 2) schwindet und sich der Abfall am Ausgang 118 der bistabilen FF3-Kippstufe 23 auf "L" fast genau nach dem Ablauf der voreingestellten Teiler-Zeitspanne vollzieht. Dies entspricht dem Zeitverhalten der "impulsverlängerung bzw. -verkürzung" (vgl. Fig. 4d).
  • In Fig. 5 stellt das Innere des strichpunktierten Rahmens 201 die auf einem integrierten Halbleiter-Baustein untergebrachte Schaltungsanordnung dar, wovon hier jedoch nur diejenigen Teile gezeichnet sind, die in Fig. 2 und Fig. 3 nicht oder weniger ausführlich wiedergegeben sind; zwischen den Anschlüssen "Z", "Z"' und "R" (3, 31, 6), "1", "2" und "3" (11, 12, und 13) und schließlich der Ausgangsleitungen 41 und 55 sind also die Schaltungsteile der Fig. 2 und 3 sinngemäß einzufügen.
  • Der Takt-Generator 210 steuert über eine Teiler-Vorstufe ( ":32") 211 in an sich bekannter Weise den Mehrfach-Dekadenteiler 212 (entsprechend der Teilerkette 7) (unter zwischenschaltung einer Transistorstufe 213, der Schmitt-Trigger-Stufe 214 und dem Negationsglied 215). Die Teiler- stufen sind je aus einer "5"-Teiler- und einer "2"-Teilerstufe abwechselnd zu "10"-Teilerstufen zusammengefügt; deswegen tritt zB. am A'-Ausgang die doppelte Frequenz derjenigen des "A"-Ausgangs auf. Alle Teiler-Ausgänge A', A, .... D', D führen in die Zeilenleitungen, die Anschlüsse 216, 217 über die Schmitt-Trigger-Stufen 218, 219 zu den Anschlüssen "x", "y" der Reihenleitungen der zweidimensionalen Auswahl-Matrix 2, an deren Ausgängen 3,31 - wie auch von ähnlichen Fällen bekannt - die Teilerketten-Ausgangssignale
    Figure imgb0001
    liegen.
  • Die Steuer-signale der Fälle "1 ", "2", "3" kommen jeweils über ein Negationsglied 221, die Schmitt-Trigger-Stufe 222 an einem Außen-Lötanschluß 223, 224 bzw. 225 zustande. Jeder dieser Eingänge ist wieder in an sich bekannter Weise an einem Spannungsteiler auf positiver Spannung; durch Verbinden mit Masse bei Schalterbetätigung entstehen also die positiven Eingangssignale. Sowohl die positive Vorspannung als auch die Schmitt-Trigger-Stufen dienen einer Vergrößerung der Störsicherheit.
  • An den Taktgenerator 210 ist das aus Potentiometer 226 und Kondensator 227 von außen an die Lötanschlüsse 228, 229 gelegte RC-Glied im frequenzbestimmenden Kreis angeschlossen; mit dem Potentiometer 226 wird die Frequenz des Generators 210 und damit die an der Teilerkette voreingestellte Zeitspanne an den Ausgängen 3, 31 fein eingestellt zwischen den Werten der dekadischen Stufen. Auch die Lötanschlüsse 228, 229 sind durch Spannungsteiler 230, 231 positiv vorgespannt. Über die Lötanschlüsse 232, 232a ist die Stromquelle für die Spannungsversorgung der Schaltungsanordnung außen und innerhalb des Halbleiter-Bausteins eine Spannungsregler-Stufe 233 angeschlossen.
  • Über den Lötanschluß 234 können mittels der Schmitt-Trigger-Stufe 235 und die Negationsglieder 236, 237 Rücksetzsignale in die Schaltungsanordnung an noch freie - Anschlüsse von Verknüpfungsgliedern eingeleitet werden; mit der Beschaltung des Lötanschlusses 238 von außen durch den Kondensator 239 wird beim Anlegen der Betriebsspannung durch die MONO-FLOP-Stufe 240 jede Kippstufe automatisch rückgesetzt. Beide Anschlüsse sind wiederum durch Spannungsteiler 241, 242 auf positive Spannung gesetzt, so daß die erforderliche Störsicherheit gewährleistet ist. Die an den Leitungen 236a, 237a und 240a auftretenden Rücksetzsignale werden gegebenenfalls auf die Leitungen 240a und 236a im Eingang des OR2-Glieds 8 (Fig. 2) bzw. die Leitungen 237a und 240a im Eingang des OR3-Glieds gegeben.
  • Die Ausgänge 41 und 55 sind über je eine Leistungsverstärkerstufe 243, 244 bzw. 245 an die Außen-Lötanschlüsse 246, 247 bzw. 248 geführt, von denen jeder durch einen Gleichrichter (zB. 249) mit positiver Vorspannung störsicher gemacht wird. Zwischen dem Ausgang 55 und der Leistungsverstärkerstufe 244 liegt ein Negationsglied 250, das im Zusammenhang besonders mit der Fig. 3 mehrfach erwähnt worden ist. Bei diesem Schaltungszweig handelt es sich um jenen, der in den vorbeschriebenen Fällen von Zeitverhaltens-Funktionen für die Relais-Ansteuerung verwendet wird.

Claims (6)

1. Elektronische Schaltungsanordnung für ein Relais mit durch die Betätigung eines Schalters festiegbarem Zeitverhalten, enthaltend einen Taktgenerator (210), eine Teilerkette (7), astabile und/oder monostabile und/oder bistabile Kippstufen, logische Verknüpfungsglieder und einen Ausgangskreis für die Ansteuerung des Relais, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang mindestens einer Stufe der vom Taktgenerator (210), vorzugsweise über eine Teiler-Vorstufe (211), gesteuerten Teilerkette (7) eine zu einer FLIP-FLOP-Funktionskette gehörende bistabile Kippstufe (1) beaufschlagt, deren Ausgangssignal (43) zusammen mit einem vom Schalter gelieferten Steuersignal ("1", "2" oder "3") auf Leitungen (11, 12, 13) im Eingangskreis über eine aus einigen der logischen Verknüpfungsglieder zusammengesetzte Verknüpfungsglieder-Kette, gegebenenfalls unter Einschluß von ODER-("OR")-(42), Negations-("N")- (39, 44), WEDER-NOCH-("NOR")- (46, 52)-Gliedern, am Eingang des Ausgangskreises (41, 55) liegt, wobei des Steuersignal ("1 ", "2" oder "3"), gegebenenfalls zusammen mit einem Rücksetz-("RESET')-Signal (236a, 240a), an mindestens einem von drei Anschlüssen (14a, 14b, 14c) der Leitungen (11, 12, 13) des Eingangskreises liegt, von denen
(a) der erste Anschluß (14b) über eine erste Bedingungs-Kombination (BK,), bestehend aus einem ersten (9) und einem zweiten (8) mit jeweils einem ihrer Eingänge seriengeschalteten ODER-("OR")-Glied,
(b) der zweite Anschluß (14a) über eine zweite Bedingungs-Kombination (BK2). bestehend aus der ersten Bedingungs-Kombination (BK,) und einem dieser an einem zweiten Eingang des ersten ODER-("OR")-Gliedes (9) vorgeschalteten WEDER-NOCH-("NOR")-Glied (10)
(c) und der dritte Anschluß (14c) über eine dritte Bedingungs-Kombination (BK3), bestehend aus monostabiler Kippstufe (15) (MONO-FLIP-FLOP), Negations- (17), WEDER-NOCH-("NOR")-Gliedern (19) und bistabiler Kippstufe (FLIP-FLOP) (23),

am Rücksetzeingang (5) der Teilerkette (7) liegt, wobei die Ausgangssignale der Verknüpfungsglieder-Ketten mit bistabilen Kippstufen (zB. 37 "FF4", 116 "FF2", 23 "FF3") oder WEDER-NOCH-Glied (zB. 46) je einen weiteren Eingang des WEDER-NOCH-("NOR")-Gliedes (10) der zweiten Bedingungs-Kombination (BK2) beaufschlagen.
2. Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgängen mehrerer Stufen der Teilerkette (7) und den Eingängen der beaufschlagten bistabilen Kippstufe(n) (1) eine entsprechend der Zahl der angeschlossenen Teilerstufen-Ausgänge (A, A', ... D', D) zweidimensional durch Gleichspannungs-Signale ("x", "y") codiert ansteuerbare Auswahl-Matrix (2) liegt.
3. Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem einen Ausgang ("Z") von Stufen der Teilerkette (7), gegebenenfalls über eine Auswahl-Matrix (2), ein weiterer Ausgang ("Z'") mit halbem Teilungsverhältnis über eine Verknüpfungsglieder-Kette an dem Setz-Eingang (35) einer weiteren bistabilen Kippstufe ("FF4") (37) angeschlossen ist, deren Ausgangssignal (38) zusammen mit dem ersten Steuersignal ("1 ") über ein ODER-("OR")-Glied (40) am Eingang (41) eines Ausgangskreises mit Leistungsverstärker (243) anliegt.
4. Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilerkette (7) als Mehrfach-Dekadenteiler (212) aus abwechselnd "2"-Teiler- und "5"-Teiler-Stufen aufgebaut ist.
5. Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgenerator (210) im frequenzbestimmenden Kreis ein einstellbares RC-Glied (Potentiometer 226, Kondensator 227) enthält, das an Außen-Lötanschlüsse anschließbar ist.
6. Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Teilerkette (7) oder der Mehrfach-Dekadenteiler (212), gegebenenfalls mit der zugehörigen Auswahl-Matrix (2), und/oder die FLIP-FLOP-Funktionskette (1, 23, 37, 116) mit ihrer zugehörigen Bedingungs-Kombination (BK" BK2 bzw. BK3) auf einem Halbleiter-Baustein integriert zusammengefaßt und die Codiereingänge ("x", "y") der Auswahl-Matrix (2) und die Steuer-Eingänge (11, 12, 13) der Bedingungs-Kombinationen, sowie gegebenenfalls Anschlüsse des Taktgenerators (210) für das externe RC-Glied (226, 227) und die Takteingänge (213, 214, 215), Rücksetzeingänge (236a, 237a, 240a), die Ausgangskreise und die Stromversorgungs-Leitungen an Außen-Lötanschlüsse (216, 217; 223 bis 225; 234, 238; 228, 229; 246 bis 248; 232, 232a) des Halbleiter-Bausteins in der für diesen charakteristischen Technologie angebracht sind.
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