NL8002726A

NL8002726A - Tijdsduurbepalende schakeling.

Info

Publication number: NL8002726A
Application number: NL8002726A
Authority: NL
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-05-10
Filing date: 1980-05-12
Publication date: 1980-11-12
Also published as: FR2456429A1; GB2048003B; JPS55149531A; GB2048003A; DE3017975A1; JPS6158053B2; US4359655A; FR2456429B1; CA1143954A

Description

- C/Ca/eh/1132

Tijdsduurbepalende schakeling.

De uitvinding heeft betrekking op een tijdsduurbepalende schakeling, en meer in het bijzonder op een dergelijke schakeling voor besturing van een electrische inrichting, zoals een uit een batterij gevoede radio-ontvanger 5 of dergelijke, zodanig, dat de electrische inrichting gedurende een vooraf bepaalde tijdsduur in zijn ingeschakelde toestaad blijft en vervolgens automatisch wordt uitgeschakeld.

Electrische inrichting®, zoals draagbare radio-ontvangers van het uit een batterij gevoede type, zijn vaak 10 uitgerust met een tijdsduurbepalende schakeling, zodanig, dat de ontvanger door bediening van een hoofdschakelaar wordt ingeschakeld en, na verloop van een vooraf bepaalde tijdsduur, automatisch wordt uitgeschakeld.. Bij een slaapplaats opgestelde radio-ontvangers zijn gewoonlijk van een dergelijke 15 tijdsduurbepalende schakeling voorzien, welke wordt gebruikt ' om gedurende een vooraf bepaalde tijdsduur naar uit de ontvanger komende muziek te luisteren, waarna de ontvanger automatisch wordt uitgeschakeld.

Bij een dergelijke tijdsduurbepalende schakeling 20 voor toepassing bij een uit een batterij gevoede inrichting vindt meestal oplading van een opslagcapaciteit tot aan de volle batterijspanningspotentiaal plaats; wanneer de tijdsduurbepalende schakeling door bediening van een daaraan toegevoegde schakelaar wordt gestart, begint de opslagcapaciteit 25 zich te ontladen via een weerstand, waarvan de waarde te zamen' met dié van de capaciteit de tijdsconstante bepaalt van de vertragingsduur, dat wil zeggen de tijdsduurvelke de op de capaciteit aanwezige spanning nodig heeft om vanuit zijn uitgangswaarde te dalen tot een startniveau, waarbij de electrische 30 voedingsstroomkring van de batterij naar de radio of andere electrische inrichting wordt onderbroken. Na langduring gebruik van de batterij treedt echter een beduidende waardedaling op van de spanning, waartoe de opslagcapaciteit kan worden opgeladen. Daardoor wordt ook de tijdsduur tussen de 35 inschakeling en de uitschakeling van de ontvanger verkort; met het gebruik wordt deze tijdsduur steeds korter naarmate de i - 2 - batterijspanning verder daalt.

Men heeft reeds voorgesteld om dit bezwaar tegen te gaan door toepassing van een schakeling, welke een constante spanning afgeeft, teneinde op dié wijze de oplaadspanning voor 5 de capaciteit te beperken tot een spanningswaarde, welke lager, dan de nominale batterijspanningswaarde ligt. Een dergelijke schakeling, welke een constante uitgangsspanning afgeeft, bevat gewoonlijk een aantal onder een voorwaartse instelspan-ning gebrachte dioden, welke in de gesloten toestand van de 10 bedieningsschakelaar van de tijdsduurbepalende schakeling parallel aan de oplaadcapaciteit zijn geschakeld. Hoewel een dergelijke schakeling van verbeterd type een althans tenminste nagenoeg constante vertragingsduur, dat wil zeggen tijdsduur tussen inschakeling en uitschakeling, tijdens de 15 levensduur van de batterij verschaft, vertoont een dergelijke schakeling echter het nadeel, dat de bereikbare vertragingsduur voor een zelfde waarde van de tijdsconstante aanzienlijk lager ligt dan bij een tijdsduurbepalende schakeling van klassiek type.

20 Bovendien is het onmogelijk om de bereikbare vertragingsduur van de verbeterde schakeling te vergroten door eenvoudige vergroting van de waarden van het resistieve en het capacitieve element van de schakeling. Indien de waarde van de opslagcapaciteit of de waarde van de ontlaadweerstand 25bijvoorbeeld wordt vergroot teneinde een kortere vertragings-tijdsduur te verkrijgen, kunnen zich bepaalde problemen voordoen. Wanneer bijvoorbeeld een opslagcapaciteit van uitzonderlijk hoge waarde wordt gebruikt, kan de lekstroom van de capaciteit een storende invloed op de werking van de tijds-30duurhepalende schakeling hebben. Bovendien hebben opslagcapaciteiten van zeer hoge waarde in het algemeen betrekkelijk grote afmetingen, terwijl zij voorts zeer duur zijn; de toepassing van een dergelijke opslagcapaciteit bij een draagbare radio-ontvanger van betrekkelijk geringe afmetingen is der-35halve niet zeer practisch. Indien daarentegen als ontlaadweerstand een weerstand van uitzonderlijk hoge weerstandswaarde wordt gekozen, zal de door de ontlaadweerstand vloeiende ont- 800 2 7 26

A

l - 3 - laadstroom betrekkelijk klein worden ten opzichte van de parasitaire lekstromen van de capaciteit, welke bijvoorbeeld het gevolg kunnen zijn van de lekstroom van een thyristor of dergelijke schakelinrichting, welke de uitschakeling van de 5 radio-ontvanger of andere electrische inrichting uitvoert wanneer de spanning over de opslagcapaciteit het startniveau heeft bereikt. Een vergroting van de weerstandswaarde van de ontlaadweerstand zal derhalve geen aanzienlijke bijdrage aan de vergroting van de tijdsconstante van de vertragingsduur 10 van de schakeling leveren.

De onderhavige uitvinding stelt zich ten doel, een verbeterende tijdsduurbepalende schakeling te verschaffen, welke vrij is van de hiervoor genoemde nadelen. '*

Meer in het bijzonder stelt de uitvinding zich 15 ten doel, een tijdsduurbepalende schakeling te verschaffen, welke de tussen de bediening van een schakelaar en de uitschakeling van een electrische inrichting gewenste vertragingsduur althans ten minstanagenoeg onafhankelijk van deibatterij-spanningswaarde bepaalt. — 20 Voorts stelt de uitvinding zich ten doel, een tijdsduurbepalende schakeling te verschaffen, waarbij de tussen bediening van een schakelaar en uitschakeling van de electrische inrichting toegepaste vertragingsduur kan worden verlengd.

25 Een ander doel van de uitvinding is het ver schaffen van een tijdsduurbepalende schakeling van eenvoudige en betrekkelijk goedkope uitvoering.

Daartoe dient volgens de uitvinding een tijdsduurbepalende schakeling voor koppeling van een gelijkspan-30 ningsbron met een radio-ontvanger of andere electrische inrichting te zijn voorzien van: een schakelinrichting, zoals een tussen de gelijkspanningsbron en de electrische inrichting opgenomen schakeltransistor met een geleidende en een niet-geleidende toestand; een aandrijfschakeling voor selectieve 35 totstandbrenging van de ene of de andere toestand van de schakelinrichting in afhankelijkheid van een stuurspanning; een niveaubepalingsschakeling, welke onder‘een spanning staat, onn 9 7 - 4 - waarvan het niveau eerst met een eerste daalsnelheid van een, een relatie tot de spanningswaarde van de voedingsspannings-bron vertonende, eerste spanningswaarde naar een tweede spanningswaarde daalt en vervolgens met een tweede daalsnelheid 5 naar een derde spanningswaarde daalt; en van een besturings-inrichting, bijvoorbeeld een thyristor, zoals een programmeerbare uni-junctietransistor, of een daarmede equivalente schakeling voor levering van een zodanige stuurspanning aan de aandrijfschakeling, dat deze laatstgenoemde de ene van de 10 beide geleidingstoestanden van de schakelinrichting tot stand brengt wanneer het spanningsniveau van de niveaubepalings-schakeling zich boven de derde spanningswaarde bevindt en de '.andere van de beide geleidingstoestanden tot stand brengt wanneer het spanningsniveau van de niveaubepalingsschakeling 15 tot de derde spanningswaarde is gedaald.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding vindt toepassing plaats van: een opslagcapaciteit, welke schakelbaar met de gelijkspanningsbron is gekoppeld voor oplading tot. de batterijspanningswaarde; een eerste ontlaad-20 weg van resistief karakter, via welke de opslagcapaciteit wordt ontladen totdat zijn spanningsniveau de tweede spanningswaarde heeft bereikt; en van een tweede ontlaadweg van resistief karakter, via welke de opslagcapaciteit wordt ontladen totdat zijn spanningsniveau de derde spanningswaarde 25 heeft bereikt.

De uitvinding zal worden verduidelijkt in de nu volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende tekening' van enige uitvoeringsvormen, waartoe de uitvinding zich echter niet beperkt. In de tekening tonen: 30 figuur 1 een schema· van een tijdsduurbepalende schakeling van gebruikelijk type, figuur 2 een grafiek met krommen, waarnaar zal worden verwezen bij de beschrijving van de schakelingen volgens de figuren 1, 3, 5 en 6, 35 figuur 3 een schema van een tijdsduurbepalende schakeling, waarbij een eerder voorgestelde verbetering van de schakeling volgens figuur 1 is toegepast, 800 2 7 26 Λ * - 5 - figuur 4 een grafiek met ontlaadkrommen, waarnaar zal worden verwezen bij de verklaring van de werking van de schakeling volgens figuur 3 en de schakelingen volgens de onderhavige uitvinding, 5 figuur 5 een schema van een tijdsduurbepalende schakeling volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding en figuur 6 een schema van een tijdsduurbepalende schakeling volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Figuur 1 toont het schema van een tijdsduurbe-10 palende schakeling van gebruikelijk type met een gelijkspan-ningsbron, zoals een batterij 1, en een electrische inrichting 2, zoals een radio-ontvanger of dergelijke. Een aandrijfschakeling 4 dient voor in- en uitschakeling van de-electrische inrichting 2 in reactie op een stuurspanning, die onder de 15 inwerking van een, een tijdsconstante bepalend netwerk 6 wordt afgegeven.

De aandrijfschakeling 4 bevat een schakeltransis-tor 19, waarvan de collector en de emitter respectievelijk nët de electrische inrichting 2 en de batterij 1 zijn verbonden, 20 en een aandrijftransistor 17, waarvan de emitter met de basis van de transistor 19 is verbonden en de collector via een weerstand 18 met de batterij 1 is gekoppeld. De basis van de aandrijftransistor 17 dient als besturingsingang voor de aandrijf schakeling 4; aan deze besturingsingang verschijnt de 25 van de besturingsschakeling 5 afkomstige stuurspanning. De be-sturingsschakeling 5-bevat een transistor 14 van het PNP-type en een transistor 16 van het NPN-type, waarbij deze beide ~ - transistoren met elkaar zijn gekoppeld tot een schakeling, welke als een thyristor werkt. Meer in het bijzonder zijn de 30 basis en de collector van de transistor 14 met respectievelijk de collector en de basis van de transistor 16 verbonden, terwijl de emitter van de transistor 16 met de negatieve aansluiting van de batterij 1 is verbonden en de emitter van de transistor 14 de stuurspanning voor de transistor 17 levert.

35 Tussen de emitter van de transistor 14 en de positieve aansluiting van de batterij 1 is een weerstand 15 opgenomen.

Zoals algemeen bekend is, zal de tot de besturingsschakeling 5 behorende schakeling met de beide transistoren - 6 - 14 en 16 in zijn niet-geleidende toestand verkeren wanneer de basisspanning van de transistor 14 boven een bepaalde drempelwaarde ligt; de schakeling komt in zijn geleidende toestand wanneer de basisspanning van de transistor 14 tot onder de 5 desbetreffende drempelwaarde daalt.

Het, een tijdsconstante bepalende netwerk 6 bevat een opslagcapaciteit 11 en een daaraan parallelgescha-kelde ontlaadweerstand 13, welke tussen de negatieve aansluiting van de batterij 1 en een met de basis van de transis-10 tor 14 verbonden punt' P zijn opgenomen. Tussen dit punt P en de positieve aansluiting van de batterij 1 is een schakelaar 12 opgenomen; wanneer deze in zijn gesloten toestand wordt gebracht, zal de batterij .1 de opslagcapaciteit 11 opladen.

Wanneer de schakelaar 12 in zijn in figuur 1 15 weergegeven, open.toestand verkeert, waarbij wordt aangenomen dat de opslagcapaciteit 11 in zijn ontladen toestand verkeert, zullen de beide transistoren 14 en 26 beide in hun geleidende toestand verkeren; de als gevolg daarvan lage spanning, welke van de transistor 14 naar de basis van de transistor 17 van de 20 aandrijfschakeling 4 wordt doorgegeven, dient als stuurspan- ning om de transistor 17 in zijn niet-geleidende toestand te houden, waardoor ook de.schakeltransistor 19 in zijn niet- geleidende toestand wordt gehouden. Wanneer dit het geval is, is de stroomkring van de electrische inrichting 2 naar de ne- 25 gatieve aansluiting van de batterij 1 onderbroken, zodat de electrische inrichting 2 in uitgeschakelde toestand verkeert.

Wanneer vervolgens de schakelaar 12. wordt gesloten, zal de aan de basis.van de transistor 14 toegevoerde batterijspanning de beide transistoren 14 en 16 in hun niet-geleidende toe- 30 stand brengen. Als gevolg daarvan kan de aan de emitter van de transistor 14, en derhalve tevens aan de.basis van de aandrijftransistor 17, verschijnende stuurspanning stijgen tot een waarde 2V-,-,, waarbij V de over de onder een voor-

BE BE

waartse instelspanning staande basis-emitterovergang van ieder 35 van de transistoren 17 en 19 optredende spanningsval is. In het geval van siliciumtransistoren bedraagt νβΕ ongeveer 0,7 V. De schakeltransistor 19 wordt daardoor naar zijn geleidende 800 2 7 26 « * - 7 - toestand gebracht, zodat de electrische inrichting 2 wordt ingeschakeld.

Het sluiten van de schakelaar 12 heeft bovendien tot gevolg, dat de opslagcapaciteit 11 van het netwerk 5 6 snel wordt opgeladen naar de volle batterijspanningswaarde en, zolang als de schakelaar 12 blijft gesloten, op die spanningswaarde blijft. De aan het genoemde punt P verschijnende spanning zal derhalve snel naar het niveau van de batterij-. spanningswaarde stijgen.

10 Wanneer de schakelaar 12 vervolgens weer wordt geopend, zal de op de capaciteit 11 aanwezige lading via de ontlaadweerstand 13 wegvloeien volgens een ont1aadkromina met een exponentieel karakter, waarvan de daalsnelheid wordt bepaald door de. tijdsconstante van het RC-netwerk? deze daal-15 snelheid wordt namelijk bepaald door het produkt van de capa-citeitswaarde van de opslagcapaciteit 11 en de weerstandswaarde van de ontlaadweerstand 13. Wanneer het spanningsniveau van de opslagcapaciteit 11 tot onder de spanningswaarde νβΕ is gedaald, verschijnt tussen de emitter en de basis van de transis-20 tor 14 een spanning ter grootte VBE, waardoor de transistoren 14 err. 16 beide in hun geleidende toestand worden gebracht.

Daardoor daalt de aan de basis van de aandrijftransistor 17 verschijnende stuurspanning, zodat de transistor 17 en de schakeltransistor 19 in hun niet-geleidende toestand worden 25 gebracht, zodat de stroomtoevoer aan de electrische inrichting 2 wordt onderbroken. Bij de in figuur 1 weergegeven schakeling van gebruikelijk type is de tijdsduur tussen het openen van de' schakelaar 12 en de uitschakeling van de electrische inrichting 2, welke tijdsduur hierna wordt aangeduid als de "vertragings-30 tijdsduur”, in aanzienlijke mate afhankelijk van de waarde van de batterijspanning. Naarmate deze spanning daalt, zal de tijdsduur, welke de aan het punt P verschijnende spanning (dat wil zeggen het spanningsniveau van de opslagcapaciteit L) nodig heeft om van zijn aan de batterijspanningswaarde ge-35 lijke uitgangswaarde te dalen tot de spanningswaarde νβΕ, waarbij de besturingsschakeling 5 wordt gestart, zich wijzigen volgens de in figuur 2 met een volle lijn weergegeven kromme A.

o η n ·> 7 f>fi - 8 -

Wanneer de batterijspanning van ongeveer 4V naar ongeveer 2V daalt, zal de tussen het openen van de schakelaar 12 en de werkelijke uitschakeling van de electrische inrichting 2 optredende vertragingsduur van ongeveer 80 seconden naar onge-5 veer 40 seconden teruggaan.

Ter vermijding van deze afhankelijkheid van de vertragingsduur van de batterijspanningswaarde is in aanvraagster s Amerikaanse octrooiaanvrage 005.793 van 23 januari 1979 reeds een voorstel gedaan, waarvan de wezenlijke ele-10 menten in het schema volgens figuur 3 zijn weergegeven; daarbij zijn voor de met dié volgens figuur 1 overeenkomende componenten weer respectievelijk dezelfde verwijzingssymbolen gebruikt.

Bij de tijdsduurbepalende schakeling volgens 15 figuur 3 is een dubbele schakelaar met twee voor bediening met elkaar gekoppelde schakelelementen 22 en 23 toegepast. Daarbij, dient het schakelelement 22 voor koppeling van de batterij 1 met een gemeenschappelijk schakelpunt C, terwijl het schakelelement 23 dient voor koppeling van dit gemeenschappe-20 lijke schakelpunt C met de opslagcapaciteit 11. Voorts wordt een diode 25 toegepast, waarvan de anode met het geemschap-pelijke schakelpunt.C en de kathode .met de basis van de aandrijf transistor 17 is verbonden. Een begrenzingsweerstand 21 is ter beveiliging van de diode en de transistoren 17 en 19 25 tussen het schakelelement 22 en de positieve aansluiting van dehatterij 1 opgenomen. Bij de schakeling volgens figuur 3 bevat de besturingsschakeling 5 bovendien een programmeerbare uni-juntietransistor (PUT) 24, waarvan de anode is verbonden met de weerstand 15 en met de basis van de transistor 17, ter-30 wijl de kathode van de transistor 24 met de negatieve aansluiting van de batterij 1 is verbonden; de poortelectrode is aangesloten voor aftasting van het aan het verbindingspunt P verschijnende spanningsniveau.

Zolang als bij de tijdsduurbepalende schakeling 35 volgens figuur 3 de aan de poortelectrode van de programmeerbare transistor 24 verschijnende potentiaal hoger is dan de anodepotentiaal, verkeert de transistor 24 in zijn niet-ge- 800 2 7 26 - 9 - ·* * leidende toestand, zodat de aandrijfstransistor 17 en de scha-keltransistor in hun geleidende toestand worden gehouden, waarbij de electrische inrichting 2 wordt bekrachtigd. Wanneer de aan de poortelectrodè van de transistor 24 verschijnende “ .

5 potentiaal lager dan de anodepotentiaal komt te liggen, gaat de transistor 24 naar zijn geleidende toestand over, waardoor de aandrijftransistor 17 en de schakeltransistor 19 in hun niet-geleidende toestand worden gebracht en de voeding van de electrische inrichting. 2 wordt verbroken.

10 Wanneer de schakelelementen 22, 23 in hun ge sloten toestand worden gebracht, wordt de aan de opslagcapaciteit 11 toegevoerde spanning begrensd op de waarde van de anodespanning van de diode 25. Deze laatstgenoemde spanningswaarde is gelijk aan dié van de over de onder een voorwaartse 15 instelspanning gebrachte overgang van de diode 25 optredende spanningsval V^, vermeerderd met de basis-emitterspanningen V-t- van de transistoren 17 en 19. In verband daarmede wordt, wanneer de schakelelementen 22, 23 in hun gesloten toestand verkeren, een spanning ter waarde (V^ ~ ^11 °P“ 20 slagcapaciteit 11 opgeslagen.

De programmeerbare uni-junctietransistor 24 blijft in zijn niet-geleidende toestand zolang als zijn poortelectrodepotentiaal hoger ligt dan zijn anodepotentiaal; in het omgekeerde geval verkeert de transistor in zijn ge-25 leidende toestand. Wanneer de schakelelementen 22, 23 in hun gesloten toestand verkeren, verschijnt aan de poortelectrode van de transistor 24 een spanning ter waarde 2V__+V., doch

B£i X

als gevolg van de over de diode 25 optredende spanningsval zal slechts een spanning van ongeveer 2VBg aan de anode 30 verschijnen. De transistor 24 wordt derhalve, wanneer de schakelelementen 22, 23 in hun gesloten toestand worden gebracht, in zijn niet-geleidende. toestand gebracht.

Wanneer de schakelelementen 22, 23 vervolgens aan het begin van een bedrijfscyclus worden geopend, zal de 35 in de capaciteit 11 opgeslagen lading via de ontlaadweerstand 13 beginnen weg te vloeien, waarbij het aan het verbindingspunt P optredende spanningsniveau van de opslagwaarde O Λ n 0 7 0 A

- 10 - daalt tot de spanningswaarde aan de poortelectrode van de transistor 24 lager komt te liggen dan dié aan de anode van de transistor. Op dat tijdstip, dat wil zeggen wanneer de spanning in het punt P is gedaald tot de waarde 2V_„, wordt 5 de transistor 24 in zijn geleidende toestand gebracht, waardoor tussen de basis van de aandrijftransistor 17 en de negatieve aansluiting van de batterij 1 een kortsluiting optreedt; de aandrijftransistor 17 en de schakeltransistor 19 worden daardoor in hun niet-geleidende toestand gebracht, zodat de elec-. . 10 trische stroom naar de electrische inrichting 2 wordt onder broken .

Parallel aan de opslagcapaciteit 11 kan een • i schakelaar 40 zijn opgenomen, welke dient voor snelle ontlading van de capaciteit 11, waardoor de programmeerbare uni-15 junctietransistor 24 in zijn geleidende toestand wordt gebracht, zodat de electrische inrichting 2 onmiddellijk wordt uitgeschakeld, dat wil zeggen zonder dat het wegvloeien van de lading van de opslagcapaciteit 11, respectievelijk het dalen van de spanning over de capaciteit, wordt afgewacht. Bovendien 20 kan een ,,override"-schakelaar 30 aanwezig zijn, waarmede de schakeltransistor 19 wordt kortgesloten, dat wil zeggen de werking van deze transistor wordt omgaan.

De vertragingsduur tussen het tijdstip, waarop de schakelelementen 22, 23 opengaan, en het tijdstip, waarop 25 de electrische inrichting 2 wordt uitgeschakeld,, is in wezen constant, dat wil zeggen onafhankelijk van de batterij spanning,, zoals de gebroken lijn B in figuur 2 laat zien. Zoals uit de krommen A en B volgens figuur 2 naar voren komt, zal de vertragingsduur van de schakeling volgens figuur 3 voor een ge-30 geven capaciteitswaarde van de opslagcapaciteit 11 en een gegeven weerstandswaarde van de ontlaadweerstand 13 echter steeds beduidend korter zijn dan de vertragingsduur van de schakeling volgens figuur 1. Indien men zou overwegen om de waarde van de RC-tijdsconstante van het netwerk 6 te vergroten, dient 35 niet te worden vergeten, dat een uitsluitende impedantiewaarde-vergroting van de opslagcapaciteit 11 of de ontlaadweerstand 13 onvoldoende kan zijn voor compensatie of correctie van het 800 2 7 26 - 11 - hiervoor genoemde verschil in vertragingsduur. Heer in het bijzonder kan worden gesteld, dat indien voor de opslagcapaciteit 11 een capaciteit van zeer hoge waarde wordt gekozen, de tussen de platen van de capaciteit optredende lekstroom 5 een aanzienlijke waarde kan hebben, waardoor de spannings-afvalduur van de capaciteit wordt beïnvloed. Bovendien hebben dergelijke capaciteiten van zeer hoge waarde betrekkelijk grote afmetingen, hetgeen te zamen met de betrekkelijk hoge kosten van dergelijke capaciteiten een factor vormt, welke de 10 toepassing daarvan bij draagbare radio-ontvangers en dergelijke van kleine afmetingen verhindert. Voorts kan nog worden opgemerkt, dat hoewel de poortelectrode-anodestroom van de transistor 24 in de niet-geleidende toestand van de transistor gewoonlijk een onbeduidende waarde heeft, deze stroom bij toe-15 passing van een ontlaadweerstand 13 van extreem hoge waarde een zeer aanzienlijke waarde kan krijgen, welke hoger kan liggen dan dié van de ontlaadstroom van de capaciteit 11, zodat een vergroting van de weerstandswaarde van de ontlaadweerstand 13 geen beduidende vergroting van de vertragingsduur van 20 het netwerk 6 volgens figuur 3 teweeg brengt.

Aangezien de opslagcapaciteit 11 altijd tot een constante spanningswaarde wordt opgeladen (V.^ = 2VBE+Vf), en zulks onafhankelijk van de batterij spanning, en aangezien de spanning in het verbindingspunt P daalt met een snelheid, 25 welke wordt bepaald door de impedantiewaarden van de capaciteit 11 en de weerstand 13, zal het niveau van de in de capaciteit 11 opgeslagen spanning van de waarde naar de drempel-spanningswaarde van de transistor 24 dalen volgens de met een gebroken lijn getekende kromme C in figuur 4? dit spannings- . 30 niveau zal de drempelspanningswaarde steeds bereiken op het tijdstip t^ onafhankelijk van de batterij spanningswaarde v

Een tijdsduurbepalende schakeling volgens de uitvinding heeft de eigenschap, dat het bij een bekende scha-35 keling volgens figuur 1 optredend verloop van de vertragingsduur met de daling van de batterijspanning tijdens voortgezet gebruik wordt vermeden, zonder dat daaraan een verlies aan be- 800 2 7 26 - 12 - schikbare vertragingsduur gepaard gaat, zoals bij de schakeling volgens figuur 3.

Figuur 5, waarin de aan dié van de schakelingen volgens de figuren 1 en 3 overeenkomende componenten toege-5 voegde verwijzingscijfers zijn gebruikt, toont een uitvoeringsvorm van een tijdsduurbepalende schakeling volgens de uitvinding, waarbij een drie-standenschakelaar 26 wordt toegepast met een beweegbaar contact m, dat zich in figuur 5 in zijn neutrale stand bevindt, een eerste vast contact a dat 10 met de positieve aansluiting van de batterij 1 is verbonden en een tweede vast contact b dat met de negatieve aansluiting van de batterij 1 is verbonden. In dit geval is de kathode van de diode 25 volgens figuur 3 verbonden met de basis van •« de transistor 17, terwijl een weerstand 28 tussen de anode * 15 van de diode 25 en het verbindingspunt P is opgenomen. Een begrenzingsweerstand 27 van lage weerstandswaarde is tussen de weerstand 28 en het beweegbare contact m van de schakelaar 26 opgenomen. De begrenzingsweerstand 27 dient slechts om te verhinderen, dat een uitzonderlijk hoge stroom naar de poort-20 electrode van de transistor 24 vloeit.

Figuur 6 toont een andere uitvoeringsvorm van een schakeling volgens de uitvinding; deze schakeling komt grotendeels overeen met die volgens figuur 5, behalve dat de besturingsschakeling 5 uit complementaire transistoren 14 25 en 16 in plaats van uit een programmeerbare uni-junctie-transistor 24 bestaat.

Bij de in de figuren 5 en 6 weergegeven uitvoe- -ringsvormen bevat het netwerk 6 twee ontlaadwegen, via welke de in de capaciteit 11 opgeslagen lading afvloeit. Meer in 30 het bijzonder ontlaadt de opslagcapaciteit 11 zich via de weerstand 28, de diode. 25 en de basis-emitterovergangen van de transistoren 17 en 19 totdat het spanningsniveau aan het punt P de constante waarde V =2VBE,+V.£ heeft bereikt, welke waarde wordt bepaald door de spanningsval in voorwaartse 35 richting van de diode 25 en de over de basis-emitterover-gangen optredende spanning νβΕ van de transistoren 17 en 19.

De diode 25 en de basis-emitterovergangen van de transistoren 17 en 19 vormen daarbij een, een constante spanning voerende 800 2 7 26 * «κ - 13 - schakeling 31. Nadat het spanningsniveau aan het punt P de constante waarde heeft bereikt, vindt via de ontlaad-weerstand 13 verdere ontlading van de opslagcapaciteit 11 plaats totdat het spanningsniveau de aanspreekspannings-5 waarde van de besturingsschakeling 5 heeft bereikt.

De weerstandswaarden van de weerstanden 27, 28 en 13, welke respectievelijk worden aangeduid als RQ, en R2, zijn zodanig gekozen, dat wordt voldaan aan de relatie: r0«h2«Ei 10 Bij een voorkeursuitvoeringsvorm kan voor Rq een willekeurige waarde in het gebied van 30-1000 Ohm, doch bij voorkeur 100 Ohm worden gekozen. Voor R2 en R^ worden dan bij voorkeur waarden van respectievelijk 100 Kohm en 11 Megohm gekozen.

Wanneer het beweegbare contact van de schakelaar 15 26 in zijn neutrale stand verkeert, heeft het punt P een neutrale potentiaal (dat wil zeggen dezelfde potentiaal als dié van de negatieve batterij-aansluiting), zodat de poortelec-trodepotentiaal van de transistor 24 lager dan de anode-po-tentiaal daarvan ligt; de transistor 24 is derhalve in zijn 20 geleidende toestand. Dit heeft tot gevolg, dat de aan de aan-drijftransistor 17 toegevoerde spanning deze transistor en bovendien de schakeltransistor 19 in hun niet-geleidende toestand brengt, waardoor de voedingsstroom van de electrische inrichting 2 wordt onderbroken.

25 Wanneer het beweegbare contact m van de schake laar 26 naar het vaste contact a wordt overgeschakeld, zal van de batterij 1 afkomstige stroom via de schakelaar 26 en de begrenzingsweerstand 27 naar de opslagcapaciteit 11 vloeien, zodat de potentiaal aan., het punt P snel de spanningswaarde 30 V van de batterij 12 bereikt. De poortelectrodepotentiaal van de transistor 24 stijgt dan tot boven de anodepotentiaal, zodat de transistor 24 in zijn niet-geleidende toestand wordt gebracht, waardoor de transistoren 17 en 19 in hun geleidende toestand werden gebracht en de electrische inrichting 2 wordt 35 bekrachtigd, dat wil zeggen met stroom wordt gevoed.

Wanneer daarna de schakelaar 26 naar zijn neutrale schakelstand wordt teruggevoerd, zal de in de capaciteit - 14 - 11 opgeslagen electrische lading wegvloeien langs de eerste ontlaadweg, dat wil zeggen via de weerstand 28, de diode 25 en de basis-emitterovergangen van de transistoren 17 en 19. Daarbij verloopt de ontlading van de opslagcapaciteit 11 5 exponentieel met een eerste ontlaadsnelheid volgens de met een volle lijn getekende kromme in figuur 4 totdat het potentiaalniveau in het punt P de spanningswaarde heeft bereikt; dit geschiedt op het tijdstip t^. De spanning in het punt P is dan gelijk aan de anodespanning van de diode 10 25, zodat de ontlading via de eerste ontlaadweg wordt onder broken. Voorafgaande aan het tijdstip t^’ zal de capaciteit 11 zich bovendien ontladen via de ontlaadweerstand 13; aangezien de weerstandswaarden R^ en R2 in verschillende grootte-orden liggen, kan de ontlading via de weerstand 13 echter 15 worden verwaarloosd. Na het tijdstip t^, wanneer het spanningsniveau in het punt P lager ligt dan de spanningswaarde V1 doch hoger ligt dan de drempelspanningswaarde van de besturingsschakeling 5, ontlaadt de opslagcapaciteit 11 zich via de ontlaadweerstand 13. Aangezien de weerstands-20 waarde R^ daarvan aanzienlijk hoger ligt dan deweerstands-waarde R2 van de weerstand 28, zal de snelheid van de (exponentieel verlopende) ontlading na het tijdstip t^* duidelijk verschillen van dié vóör het tijdstip t^. Als gevolg daarvan zal het spanningsniveau in het punt P van de span-25 ningswaarde naar de drempelspanningswaarde dalen volgens de kromme D2 volgens figuur 4, waarbij de drenpelspanningswaarde V wordt bereikt op het tijdstip t2. Wanneer het span-' ningsniveau in het punt P de spanningswaarde Vfc bereikt, zal de poortelectrodepotentiaal van de transistor 24 lager komen 30 te liggen dan de anodepotentiaal van de transistor, zodat deze in zijn geleidende toestand wordt gebracht, daardoor de transistoren 17 en 19 in hun niet-geleidende toestand brengt, hetgeen tot gevolg heeft, dat de electrische inrichting 2 wordt uitgeschakeld. De gehele kromme D, bestaande 35 uit de twee met volle lijnen getekende krommen D^ en D2, toont derhalve de daling van het spanningsniveau in het punt P van de batterijspanningswaarde νβ tot de drempelspannings- 800 27 26 ^ e- - 15 - waarde V . Voorts zal het duidelijk zijn, dat de beschikbare tijdsduurvertraging, dat wil zeggen de tijdsduur van het tijdstip, waarop de schakelaar 26 wordt bediend, tot het tijdstip, waarop het spanningsniveau in het punt P de drempel-5 spanningswaarde van de besturingsschakeling 5 bereikt, zich uitstrekt vanaf het tijdstip nul tot het tijdstip t2/ zoals de grafiek volgens figuur 4 laat zien. Deze vertragingstijds-duur is gelijk aan de som van de tijdsduren (t^-0) en (t2“T1') en kan worden weergegeven door kciri+4ciR2' waarin 10 de capaciteitswaarde van de opslagcapaciteit is en K een dimensieloze coëfficiënt is. Zoals uit figuur 4 naar voren komt, is de met behulp van de schakeling volgens figuur 5 bereikbare vertragingsduur met een bedrag (t^-t^) groter dan dié van de schakeling volgens figuur 3. Aangezien het ge-15 deelte 4(3^2 van de vertragingsduur zo goed. als niet door de spanningswaarde, νβ van de batterij 1 beïnvloed wordt en het gedeelte KC1R1 volledig onafhankelijk van de spanningswaarde V is, kan worden gesteld, dat de met de schakeling volgens de uitvinding bereikbare vertragingsduur althans ten minste 20 nagenoeg onafhankelijk van de spanningswaarde van de batterij 1 is. Zoals de met een gebroken lijn in figuur 2 getekende kromme E laat zien, verschaft de in figuur 5 weergegeven schakeling volgens de uitvinding een vettragingsduur, welke binnen een ruim gebied van batterijspanningswaarden· althans 25 ten minste nagenoeg constant is en.aanzienlijk hoger ligt dan de met de bekende schakeling volgens figuur 3 bereikbare vertragingsduur volgens de kromme B in figuur 2.

Indien het beweegbare contact m van de schakelaar 26 in aanraking met het vaste contact b wordt gebracht, 30 zal de opslagcapaciteit 11 zich snel via de begrenzings-weerstand 27 ontladen, zodat een gebruiker van de inrichting 2, bijvoorbeeld een beluisteraar van een radio-ontvanger, naar keuze de electrische inrichting 2 kan uitschakelen zonder de gehele vertragingstijdsduur af te wachten.

35 Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 6 wordt in de besturingsschakeling 5 een paar complementaire transis-toren 14, 16 toegepast in een schakeling, waarvan de werking enn2 7 26 - 16 - grofweg overeenkomt met diê van een thyristor, zoals een programmeerbare uni-junctietransistor; de werking van de schakeling volgens figuur 6 komt derhalve grotendeels overeen met diê van de schakeling volgens figuur 5.

5 Bij toepassing van de onderhavige uitvinding wordt een tijdsduurbepalende schakeling met een betrekkelijk grote vertragingsduur verkregen, welke althans ten minste nagenoeg onafhankelijk van de batterijspanningswaarde is en een betrekkelijk eenvoudige constructie heeft. Zoals aan de 10 hand van de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding is uiteengezet, vervullen de schakeltransis-tor 19 en de aandrijftransistor 17 niet alleen de in hun zo-j uist gebruikte aanduiding vervatte.functie, doch bovendien dié van een schakeling, welke een constante spanning aan de 15 basis van de transistor 17 doet verschijnen, waardoor de schakeling volgens de uitvinding in aanzienlijke mate is vereenvoudigd ten opzichte van andere mogelijke schakelingen. Voorts zal het duidelijk zijn, dat de toepassing van de enkelvoudige schakelaar 26 in plaats van bijvoorbeeld de dubbele 20 schakelaar met de schakelelementen 22, 23 en de schakelaar 40 volgens figuur 3 een verdere vereenvoudiging vormt.

Indien bij de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvormen als opslagcapaciteit 11 een capaciteit van variabele waarde wordt gebruikt of indien als weerstanden 13 en 25 28 variabele weerstanden worden toegepast, kan de lengte van de met de schakeling volgens de uitvinding bereikbare vertragingsduur naar keuze worden ingesteld.

Voorts kan voor voeding van de electrische inrichting 2 een van een batterij 1 onafhankelijke voedings-30 bron worden gebruikt. In plaats van de schakeltransistor 19 kan een relais worden toegepast, terwijl in plaats van de ene diode 25 een serieschakeling van een aantal dioden kan worden toegepast.

De uitvinding beperkt zich geenszins tot de 35 in het voorgaande beschreven en in de tekening weergegeven uitvoeringsvormen; verschillende wijzigingen kunnen in de beschreven componenten en in hun onderlinge samenhang worden 800 2 7 26 λ ¢.

- 17 - toegepast, zonder dat daarbij het kader van de uitvinding wordt overschreden.

•t 800 27 26

Claims

1. Tijdsduurbepalende schakeling voor koppeling van een gelijkspanningsbron met een electrische ver-bruiksinrichting, omvattende: tussen de gelijkspanningsbron en de inrichting 5 aan te sluiten schakelmiddelen met een geleidende en een niet-geleidende toestand, benevens aan de schakelmiddelen toegevoegde aandrijf-middelen met een besturingsingang voor selectieve totstandbrenging van de ene of de andere toestand van de schakel-10 middelen in reactie op een aan de besturingsingang toegevoerde stuurspanning, gekenmerkt door: niveaubepalingsmiddelen met een spanningsniveau, dat eerst, met een eerste daalsnelheid van een, een 15 relatie tot de spanningswaarde van de spanningsbron vertonende, eerste spanningswaarde naar een tweede spanningswaarde daalt en vervolgens met een van de eerste verschillende, tweede daalsnelheid van de tweede spanningswaarde naar een derde spanningswaarde daalt, en door 20 middelen voor toevoer van de stuurspanning aan de besturingsingang van de aandrijfmiddelen, zodanig, dat deze de ene van de genoemde geleidingstoestanden van de schakelmiddelen tot stand brengen wanneer het spanningsniveau zich boven de derde spanningswaarde bevindt en de andere van 25 de genoemde geleidingstoestanden van de schakelmiddelen tot stand brengen wanneer het spanningsniveau tot de derde spanningswaarde is gedaald.

2. Tijdsduurbepalende schakeling volgens conr* clusie 1, met het kenmerk, dat de schakelmiddelen een schakel- 30 transistor met een stuurelectrode en een met de verbruiksin-richting gekoppelde uitgangselectrode omvatten, terwijl de aandrijfmiddelen een aandrijftransistor met een met de besturingsingang gekoppelde stuurelectrode en een met de stuurelectrode van de schakeltransistor voor besturing daarvan 35 gekoppelde uitgangselectrode omvatten. 8002726 * te- - 19 -

3. Tijdsduurbepalende schakeling volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de niveaubepalingsmiddelen de volgende componenten omvatten: een selectief met de gelijk-spanningsbron voor oplading tot de eerste spanningswaarde kop-5 pelbare opslagcapaciteit; een eerste ontlaadweg van resistief . karakter, via welke de opslagcapaciteit zich ontlaadt totdat het spanningsniveau over de capaciteit de tweede spanningswaarde heeft bereikt; en een tweede ontlaadweg van resistief karakter, via welke de opslagcapaciteit zich ontlaadt totdat 10 het spanningsniveau over de capaciteit de derde spanningswaarde heeft bereikt; waarbij de middelen voor toevoer van de stuurspanning aan de besturingsingang van de aandrijfmid-delen besturingsmiddelen omvatten, welke in afhankelijkheid van het spanningsniveau -van de opslagcapaciteit de stuurspan-15 ning met een eerste spanningsniveau toevoeren wanneer het spanningsniveau van de opslagcapaciteit boven de derde spanningswaarde ligt, en met een tweede spanningsniveau toevoeren wanneer het spanningsniveau van de opslagcapaciteit tot de derde spanningswaarde is gedaald.

4. Tijdsduurbepalende schakeling volgens con clusie 3, met het kenmerk, dat de schakeltransistor en de aandrijftransistor worden gevormd door bipolaire junctie-transistoren met een emitter en een basis, waarbij de eerste ontlaadweg een serieschakeling van een weerstand en de emit-25 ter-basisovergangen van de schakeltransistor en de aandrijf-transistor omvat.

5. Tijdsduurbepalende schakeling volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de eerste ontlaadweg een tussen de weerstand en de emitter-basisovergang van de aandrijftransis-30 tor opgenomen diode bevat.

6.iTijdsduurbepalende schakeling volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de tweede ontlaadweg een ont-laadweerstand bevat, waarvan de weerstandswaarde groter is dan die van de weerstand van de eerste ontlaadweg.

7. Tijdsduurbepalende schakeling volgens con clusie 1, met het kenmerk, dat de niveaubepalingsmiddelen de volgende componenten omvatten: een selectief met de gelijk- onn 2 7 26 - 20 - spanningsbron voor oplading tot de eerste spanningswaarde kop-pelbare opslagcapaciteit; een eerste ontlaadweg van resistief karakter, via welke de opslagcapaciteit zich ontlaadt totdat het spanningsniveau over de capaciteit de tweede spannings- 5 waarde heeft bereikt; en een tweede ontlaadweg van resistief karakter, via welke de opslagcapaciteit zich ontlaadt totdat het spanningsniveau over de capaciteit de derde spanningswaarde heeft bereikt; waarbij de middelen voor toevoer van de stuurspanning aan de besturingsingang een besturings- 10 schakeling omvatten, welke in afhankelijkheid van het spanningsniveau van de opslagcapaciteit de stuurspanning met een eerste spanningsniveau toevoert wanneer het spanningsniveau over de opslagcapaciteit boven de derde spanningswaarde«ligt, en met een tweede spanningsniveau toevoert .wanneer het spannings- 15 niveau van de opslagcapaciteit tot de derde spanningswaarde is gedaald.

8. Tijdsduurbepalende schakeling volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de eerste ontlaadweg een bron van constante spanning omvat, waarvan een uitgangsaansluiting 20 een constante spanning van aan de tweede spanningswaarde gelijke waarde afgeeft en via een weerstand met de opslagcapaciteit is gekoppeld.

9. Tijdsduurbepalende schakeling volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de bron van constante spanning 25 ten minste één onder een voorwaartse instelspanning staande diode-overgang bevat.

10. Tijdsduurbepalende schakeling volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de besturingsschakeling een althans ten minste nagenoeg als een thyristor werkende compo- 30 nent of deelschakeling met een eerste en een tweede uitgangs-electrode en een stuurelectrode omvat, waarvan de eerste uit-gangselectrode de stuurspanning afgeeft en de tweede uitgangs-electrode en de stuurelectrode respectievelijk over de opslagcapaciteit zijn aangesloten.

11. Tijdsduurbepalende schakeling volgens con clusie 10, met het kenmerk, dat de als een thyristor werkende component of deelschakeling wordt gevormd door een programmeer- 800 2726 4- » - 21 - bare uni-junctietransistor met een anode, een kathode en een poortelectrode, welke respectievelijk de eerste uitgangs-electrode, de tweede uitgangselectrode en de stuurelectrode van de genoemde component of deelschakeling vormen.

12. Tijdsduurbepalende sdakeling volgens con- ' . clusie 10, met het kenmerk, dat de als een thyristor werkende' component of deelschakeling een paar complementaire transis-toren met ieder een collector, een emitter en een basis omvat, waarbij de basis en de collector van de ene transistor 10 van het paar respectievelijk met de collector en de basis van de andere transistor van het paar zijn verbonden, terwijl de emitters van de beide transistoren van het paar respectievelijk de eerste en de tweede uitgangselectrode vormen en de basis ** van de ene transistor van het paar de genoemde stuurelectrode 15 vormt. 800 2 7 26