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Signalspeicherung in Steuerschaltungen mit gepolten Relais
Die Erfindung hat die Signalspeicherung in Steuerschaltungen mit gepolten Relais für beiderseitige Ruhelage, beispielsweise für Rechenmaschinen, zum Inhalt.
Es sind Schaltungen bekannt, bei denen ein Relais erst dann anspricht, wenn eine Stossspannung abgefallen ist und damit die durch diese Spannung in der Spule gespeicherte magnetische Energie frei wird.
Des weiteren sind Schaltungen bekannt, bei denen ein Relais bei Wegnahme einer angelegten Spannung durch eine in einem Kondensator aufgespeicherte Energie umgeschaltet wird, wobei der Kondensator mit der Relaiswicklung in Reihe und ein Gleichrichter mit derselben Wicklung parallel geschaltet ist, so dass beim Anlegen der Spannung der Kondensator über den Gleichrichter geladen wird, welcher dabei als niederohmiger Nebenschluss über die Relaiswicklung wirkt, somit die Betätigung des Relais verhindert und nach Wegnahme der Spannung der Kondensator sich über Wicklung und Widerstand entlädt, wobei der Gleichrichter als hochohmiger Nebenschluss über die Wicklung wirkt.
Diese Schaltungen werden insbesondere dann angewandt, wenn die Schaltung des Relais in Abhängigkeit der Schaltstellung eines Kontaktes dieses Relais selbst erfolgt.
Die vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren der Steuerung von Relais zu dem Zeitpunkt, zu dem eine angelegte Spannung weggenommen wird, haben den Nachteil, dass derjenige Kontakt, der die Fortnahme der Spannung bewirkt, die volle Last abschalten muss, was infolge der induktiven bzw. kapazitiven Eigenschaften des zu schaltenden Stromkreises zu erheblichem Verschleiss infolge der Lichtbogenbildung und damit zu Störungen führt. Diese Überlegung gilt insbesondere, wenn mit einem Kontakt die Spulen bzw. Kondensatoren von einer Vielzahl zu steuernder Relais gleichzeitig geschaltet werden.
Die Parallelschaltung eines Gleichrichters zur Wicklung eines Relais hat in den Fällen, in denen ein Relais mit mehreren Wicklungen ausgelegt ist, den Nachteil, dass während der Entladung eines Kondensators über eine Wicklung in den andern Wicklungen des gleichen Relais transformatorisch Ströme induziert werden, die durch den parallelen Nebenschluss der Gleichrichter der übrigen Wicklungen hemmend auf die Umschaltung wirken. Um den gewünschten Schalteffekt zu erreichen, ist daher eine wesentlich grössere Dimensionierung der Kondensatoren erforderlich.
Es ist ferner ein Verfahren zur Steuerung von Relaisführungsketten durch Impulse bekannt. Hiebei erfolgt die Umschaltung der Kontakte stets dann, wenn die an den Kontakten angeschlossene Impulsleitung kein Potential führt.
Dieses bekannte Verfahren, bei dem durch Spannungsimpulse Relais gesteuert werden, so dass ihre Kontakte lastlos ein-und ausschalten, hat hiebei den Nachteil, dass die Einschaltung eines Kontaktes unter Last, die bei zweckmässiger Dimensionierung der Relaiskontakte und prellfreier Justierung praktisch verschleisslos ist, nicht ausgeführt werden kann. Das Verfahren erfordert zusätzliche Bauelemente, um die im Zeitpunkt des Verschwindens des Impulses auftretenden induktiven Spannungsspitzen zu dämpfen, da bei den bekannten Impulsgeneratoren eine völlige galvanische Trennung von der Spannungsquelle vorgesehen ist.
Die Verfahren der Stosserregung und der Erregung von Relais über Kondensatoren bei Fortnahme einer Spannung sowie bekannte elektronische Schaltungen, in denen Signale kurzzeitig durch Kondensatoren
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gespeichert werden, haben den Nachteil, dass Fehlsteuerungen dann unvermeidlich sind, wenn beim
Schliessen des die Stossspannung induzierenden bzw. die Kondensatoren aufladenden Kontaktes oder in den elektronischen Steuerungen bei Eingabe des Impulses Prelleffekte auftreten.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäss durch Signalspeicherung in Steuerschaltungen mit gepolten
Relais für beiderseitige Ruhelage beseitigt.
Die Signalspeicherung erfolgt durch die ansich bekannte Speicherung elektrischer Ladungsenergie in
Kondensatoren in Abhängigkeit des Schaltzustandes von Kontakten bzw. Kontaktnetzwerken. Der ent- sprechend dem Ladungszustand der Kondensatoren auszulösende Steuerungsvorgang wird durch einen Um- schalter eingeleitet. Erfindungsgemäss wird die Aufladung der Kondensatoren zur Vermeidung von Fehl- steuerungen infolge Prellerscheinungen des Umschalters durch eine Halbwellenspannung P2 herbeigeführt, während eine zweite Halbwellenspannung Pl die den Umschaltkontakt steuernden Magnetspulen speist.
Die beiden Halbwellenspannungen werden durch Ventile aus einer beliebigen Wechselspannung erzeugt und sind gegenüber einem gemeinsamen Pol N um 1800 elektrisch gegeneinander verschoben.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert und es zeigt : Fig. 1 ein
Prinzipschaltbild zur Bildung zweier Halbwellenspannungen, Fig. 2 eine Signalspeicher-Prinzipschaltung und Fig. 3 eine Signalzahl-Untersetzungsschaltung.
In Fig. 1 wird eine an-und 0 gelegte Wechselspannung in zwei, um 180 elektrischgegeneinander verschobene Halbwellenspannungen P 1 und Pz gewandelt, die einen gemeinsamen Pol N haben.
In Fig. 2 wird durch die eine Halbwellenspannung P über einen Widerstand elektrische Ladungsenergie im Kondensator 3 bei geöffnetem Kontakt 4 vor dem Eintreffen eines Steuersignals gespeichert.
Die zweite Halbwellenspannung Pg speist das steuernde Relais 6, 7, 8, 9. Bei Eintreffen eines Steuersignals, beispielsweise bei Umschaltung eines Tasters 10, 11 in Einschaltstellung 10 wird die Relaisspule 6 des Relais 6,7, 8,9 erregt, wenn die Halbwellenspannung Ps Potential gegenüber dem gemeinsamen Pol N hat.
Hiedurch wird der Kontakt 8 des Relais 6, 7, 8, 9 geöffnet und der Kontakt 9 desselben Relais geschlossen. Die Ladeenergie des Kondensators 3 entlädt sich über die Spule eines gesteuerten Relais 5 und bewirkt dessen Umschaltung. Nach Abschluss der Steuersignalgabe, beispielsweise bei Rückstellung des Tasters 10, 11 in Ausschaltstellung 11 wird die Relaisspule 7 des steuernden Relais 6,7, 8,9 dann erregt, wenn die Halbwellenspannung P2 Potential gegenüber dem gemeinsamen Pol N führt. Die hiedurch ausgelöste Umschaltung des Umschaltkontaktes 8, 9 in Stellung 8 bewirkt die erneute Aufladung des Kondensators 3 durch die Halbwellenspannung P wenn der Kontakt 4 nach wie vor geöffnet ist.
In Fig. 3 ist ein Anwendungsbeispiel der Prinzipschaltung nach Fig. 2 dargestellt, die zur Untersetzung der eingehenden Signalzahl im Verhältnis 1 : 2 in einer beliebig langen Relaiskette dient. Das steuernde Relais 12, 13, 14,15 führt doppelt soviel Umschaltungen wie das gesteuerte Relais 16,17, 18,19 und viermal soviel Umschaltungen wie das gesteuerte Relais 20, 21, 22, 23 aus. Dies wird wie folgt erreicht : Die Halbwellenspannung Pllädt über den Widerstand 24, den Gleichrichter 25 und den geschlossenen Kontakt 14 des steuernden Relais 12, 13, 14, 15 den Kondensator 26 auf.
Die Kondensatoren 27 - 29 können nicht aufgeladen werden, da sie durch die geschlossenen Kontakte 18 und 22 sowie die Gleichrichter 30 - 33 kurzgeschlossen sind. Dieser Zustand bleibt solange bestehen, bis ein Steuersignal, z. B. durch die Betätigung des Tasters 34,35 in Arbeitsstellung 34, eingeht. Hiedurch wird durch die Halbwellenspannung
P2 die Wicklung 12 des steuernden Relais 12, 13, 14, 15 erregt und damit der Kontakt 14 geöffnet und der Kontakt 15 geschlossen. Die im Kondensator 26 gespeicherte Energie erregt die Spule 17 des gesteuerten Relais 16, 17, 18, 19. Dies bewirkt die Öffnung des Kontaktes 18 und das Schliessen des Kontaktes 19.
Nach Abschluss der Steuersignalgabe entsprechend der Rückstellung des Tasters 34, 35 in Ruhestellung 35, wird durch die Spannungshalbwelle E ; die Rückschaltung des steuernden Relais 12, 13, 14, 15 in die in Fig. 3 dargestellte Schaltstellung ausgelöst.
Infolge der jetzt geöffneten Kontakte 18 und 23 werden durch die Halbwellenspannung P 1 die Kon- densatoren 27 und 28 aufgeladen. Bei erneuter Betätigung des Tasters 34. 35 erfolgt in gleicher Weise, wie vorstehend beschrieben, durch die Spulen 16 bzw. 21 die Umschaltung des gesteuerten Relais 16,17, 18, 19 in die geschlossene Kontaktstellung 18 und die Umschaltung des gesteuerten Relais 20,21, 22,23 in die geschlossene Kontaktstellung 23.
Bei der dritten Einschaltung des Tasters 34,35 erfolgt, bedingt durch die vorherige Aufladung des Kondensators 26, die Umschaltung des gesteuerten Relais 16,17, 18,19 in die geschlossene Schaltstellung 19.
Die vierte Einschaltung des Tasters 34, 35 bewirkt die Umschaltung beider gesteuerter Relais 16,17,
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des Tasters 34, 35 die in Fig. 3 dargestellte Ausgangsschaltstellung der Relais 16, 17, 18,19 und 20,21, 22, 23 verursacht.
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Durch Anschluss beliebig vieler gesteuerter Relais an die Sammelleitung 36 unter Zwischenschaltung von Gleichrichtern entsprechend der Gleichrichter 31 und 32 kann das Untersetzungsverhältnis der Umschalthäufigkeiten aufeinanderfolgender gesteuerter Relais beliebig entsprechend einer geometrischen Reihe weiter gesteigert werden.
Die Gleichrichter'25 sowie 37 - 39 unterbinden nicht erwünschte Fehlentladungen der Kondensatoren
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24 sowie 40 - 42 zur Vermeidung direkter Kurzschlüsse der Halbwellenspannung P 1 gegenüber dem gemeinsamen Pol N dienen.
Erfindungsgemässe Signalzahl-Untersetzungsschaltungen sind zur zahlenmässigen Ist- bzw. Sollwertdarstellung innerhalb von Nachlaufsteuerungen, Nachlaufregelungen und Digitalregelungen, insbesondere für Durchflussmengen, Wege und elektrische Messwerte verwendbar, wenn die Zahl der in die erfindungsgemässe Schaltung eingehenden Signale ein Mass für den augenblicklichen Ist- bzw. Sollwert ist. Der fortlaufende Vergleich des jeweiligen Schaltzustandes der Signalzahl-Untersetzungsschaltung entsprechend, der dem Istwert proportionalen Signalzahl mit einem manuellen vorwählbaren Schaltzustand bzw. dem Schaltzustand einer zweiten Signalzahl-Untersetzungsschaltung, entsprechend der dem Sollwert proportionalen Signalzahl, wird hiebei zur Beeinflussung des Stellgliedes der Steuerung bzw. Regelung genutzt.
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Signal storage in control circuits with polarized relays
The invention relates to signal storage in control circuits with polarized relays for mutual rest positions, for example for calculating machines.
Circuits are known in which a relay only responds when a surge voltage has dropped and thus the magnetic energy stored in the coil by this voltage is released.
Furthermore, circuits are known in which a relay is switched when an applied voltage is removed by an energy stored in a capacitor, the capacitor being connected in series with the relay winding and a rectifier in parallel with the same winding, so that when the voltage is applied the Capacitor is charged via the rectifier, which acts as a low-resistance shunt via the relay winding, thus preventing the relay from being operated and, after the voltage has been removed, the capacitor is discharged via the winding and resistor, the rectifier acting as a high-resistance shunt via the winding.
These circuits are used in particular when the switching of the relay takes place as a function of the switching position of a contact of this relay itself.
The known methods of controlling relays described above at the point in time at which an applied voltage is removed have the disadvantage that the contact which causes the voltage to be removed has to switch off the full load, which is due to the inductive or capacitive properties of the circuit to be switched leads to considerable wear as a result of the formation of arcs and thus to malfunctions. This consideration applies in particular when the coils or capacitors of a large number of relays to be controlled are switched simultaneously with one contact.
The parallel connection of a rectifier to the winding of a relay has the disadvantage, in cases in which a relay is designed with several windings, that during the discharge of a capacitor through one winding in the other windings of the same relay, transformer currents are induced which are carried by the parallel shunt of the rectifiers of the other windings have an inhibiting effect on the switchover. In order to achieve the desired switching effect, the capacitors must therefore be dimensioned significantly larger.
A method for controlling relay guide chains by means of pulses is also known. The contacts are always switched over when the pulse line connected to the contacts has no potential.
This known method, in which relays are controlled by voltage pulses so that their contacts switch on and off without load, has the disadvantage that a contact is not switched on under load, which is practically wear-free with appropriate dimensioning of the relay contacts and bounce-free adjustment can be. The method requires additional components in order to attenuate the inductive voltage peaks that occur when the pulse disappears, since complete galvanic separation from the voltage source is provided in the known pulse generators.
The process of shock excitation and the excitation of relays via capacitors when a voltage is removed, as well as known electronic circuits in which signals are briefly transmitted through capacitors
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are saved have the disadvantage that control errors are inevitable when the
Closing of the contact inducing the surge voltage or charging the capacitors or bouncing effects occur in the electronic controls when the pulse is input.
According to the invention, these disadvantages are resolved by signal storage in control circuits with polarity
Relay for mutual rest position eliminated.
The signals are stored by storing electrical charge energy in, which is known per se
Capacitors depending on the switching status of contacts or contact networks. The control process to be triggered according to the state of charge of the capacitors is initiated by a changeover switch. According to the invention, the charging of the capacitors is brought about by a half-wave voltage P2 to avoid incorrect controls due to bouncing of the switch, while a second half-wave voltage P1 feeds the magnetic coils controlling the changeover contact.
The two half-wave voltages are generated by valves from any alternating voltage and are electrically shifted by 1800 relative to a common pole N.
The invention is explained in more detail in the drawing using exemplary embodiments and it shows: FIG. 1 a
Basic circuit diagram for the formation of two half-wave voltages, FIG. 2 a basic signal memory circuit and FIG. 3 a signal reduction circuit.
In FIG. 1, an alternating voltage applied and 0 is converted into two half-wave voltages P 1 and Pz which are electrically shifted from one another by 180 and which have a common pole N.
In FIG. 2, the half-wave voltage P stores electrical charge energy in the capacitor 3 via a resistor when the contact 4 is open before a control signal is received.
The second half-wave voltage Pg feeds the controlling relay 6, 7, 8, 9. When a control signal arrives, for example when a button 10, 11 is switched to the on position 10, the relay coil 6 of the relay 6, 7, 8, 9 is energized when the half-wave voltage Ps has potential with respect to the common pole N.
As a result, the contact 8 of the relay 6, 7, 8, 9 is opened and the contact 9 of the same relay is closed. The charging energy of the capacitor 3 is discharged via the coil of a controlled relay 5 and causes it to switch. After the control signaling has been completed, for example when the pushbutton 10, 11 is reset to the switch-off position 11, the relay coil 7 of the controlling relay 6, 7, 8, 9 is energized when the half-wave voltage P2 carries potential with respect to the common pole N. The switching of the changeover contact 8, 9 in position 8 triggered by this causes the capacitor 3 to be recharged by the half-wave voltage P when the contact 4 is still open.
In Fig. 3 an application example of the basic circuit of Fig. 2 is shown, which is used to reduce the incoming number of signals in a ratio of 1: 2 in a relay chain of any length. The controlling relay 12, 13, 14, 15 performs twice as many switchings as the controlled relay 16, 17, 18, 19 and four times as many switchings as the controlled relay 20, 21, 22, 23. This is achieved as follows: The half-wave voltage Pl charges the capacitor 26 via the resistor 24, the rectifier 25 and the closed contact 14 of the controlling relay 12, 13, 14, 15.
The capacitors 27-29 cannot be charged because they are short-circuited by the closed contacts 18 and 22 and the rectifiers 30-33. This state remains until a control signal, e.g. B. by pressing the button 34,35 in working position 34 is received. This results in the half-wave voltage
P2 energizes the winding 12 of the controlling relay 12, 13, 14, 15 and thus the contact 14 is opened and the contact 15 is closed. The energy stored in the capacitor 26 excites the coil 17 of the controlled relay 16, 17, 18, 19. This causes the contact 18 to open and the contact 19 to close.
After completion of the control signaling corresponding to the resetting of the button 34, 35 in the rest position 35, the voltage half-wave E; the switching back of the controlling relay 12, 13, 14, 15 into the switching position shown in FIG. 3 is triggered.
As a result of the now open contacts 18 and 23, the capacitors 27 and 28 are charged by the half-wave voltage P 1. When the button 34, 35 is actuated again, the coils 16 and 21 switch over the controlled relay 16, 17, 18, 19 to the closed contact position 18 and switch over the controlled relay 20, 21 in the same way as described above , 22,23 in the closed contact position 23.
When the button 34, 35 is switched on for the third time, due to the previous charging of the capacitor 26, the controlled relay 16, 17, 18, 19 is switched to the closed switch position 19.
The fourth activation of the button 34, 35 causes the switching of both controlled relays 16,17,
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of the button 34, 35 causes the initial switching position of the relays 16, 17, 18, 19 and 20, 21, 22, 23 shown in FIG. 3.
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By connecting any number of controlled relays to the bus line 36 with the interposition of rectifiers corresponding to the rectifiers 31 and 32, the reduction ratio of the switching frequencies of successive controlled relays can be increased further according to a geometric series.
The rectifiers 25 and 37-39 prevent undesired incorrect discharges of the capacitors
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24 and 40-42 serve to avoid direct short circuits of the half-wave voltage P 1 with respect to the common pole N.
Number of signals reduction circuits according to the invention can be used for the numerical representation of actual or setpoint values within follow-up controls, follow-up controls and digital controls, in particular for flow rates, distances and electrical measured values, if the number of signals entering the circuit according to the invention is a measure of the current actual or nominal value is. The continuous comparison of the respective switching state of the number of signals reduction circuit corresponding to the actual value proportional signal number with a manual preselectable switching state or the switching state of a second number of signal reduction circuit, corresponding to the number of signals proportional to the setpoint, is used to influence the actuator of the control or regulation used.