DE1068751B

DE1068751B -

Info

Publication number: DE1068751B
Application number: DENDAT1068751D
Authority: DE
Inventors: Richard Zaubitzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-11-06
Also published as: DE1083321B

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung von Impulsen unterschiedlicher Länge, Höhe und/oder Energieinhaltes in solche bestimmter Mindestlänge und/oder Mindest-Energieinhaltes.

Die Aufgabe tritt in verschiedenen Gebieten der Technik auf, z.B. bei automatischen Zähl-, Sortier- und Ausscheidungseinrichtungen, die mittels irgendwie gearteter, elektronischer Impulsempfänger Steuerimpulse für die Betätigung von Relais, Zählern, Weichen od. dgl. gewinnen.

Hierbei können Impulse sehr unterschiedlicher Art auftreten, d. h., sie können sich in ihrer Dauer, Form, Größe oder nach ihrem Energieinhalt und ihrem zeitlichen Abstand wesentlich unterscheiden. Sie müssen dann derart umgeformt werden, daß sie für eine sichere Betätigung der zu steuernden Vorrichtung geeignet sind.

Für die Lösung dieses Problems sind verschiedene Anordnungen und Vorrichtungen bekanntgeworden.

Gewöhnlich liegt dabei eine Schaltung vor, die bei Einwirkung eines Eingangsimpulses von einem nicht oder wenig leitenden Zustand in einen leitenden Zustand umspringt (schweizerische Patentschrift 250 510). Ohne zusätzliche Schaltmaßnahmen wird eine solche Anordnung nur auf den ersten Eingangsimpuls ansprechen und dann im leitenden Zustand verharren. Es muß also z. B. durch einen Trennkontakt des vom Elektronenschalter betätigten Relais der Stromkreis dieses Relais selbsttätig unterbrochen und der vor Einwirkung des Steuerimpulses herrschende Zustand wiederhergestellt werden. Das ist leicht möglich, solange die Dauer der Eingangsimpulse T_p kleiner ist als die Betätigungszeit des Relais, d. h. der ausgelösten Impulse T_s.

So zeigt die USA.-Patentschrift 2 761 998 - eine Gasentladungsstrecke, die in Zusammenarbeit mit" einer Serieninduktivität und einem Gleichrichter sehr kurze Eingangsimpulse derart verlängert, daß sie zur Betätigung eines nachgeschalteten Relais ausreichen. Um die Entladung der einmal gezündeten Gasentladungsstrecke zu beenden, wird durch einen Arbeitskontakt des nachgeschalteten Relais ein Widerstand parallel zur Entladungsstrecke geschaltet.

Ist der Eingangsimpuls T_p länger als die Betätigungszeit des RelaisT_s und also noch nach der Selbstunterbrechung des Arbeitsstromkreises wirksam, so wird der inzwischen wieder in die Ruhestellung zurückgesprungene Elektronenschalter erneut in den leitenden Zustand geschaltet und das Relais zum Anziehen gebracht. Ein Eingangsimpuls hat also mehr als einen Ausgangsimpuls zur Folge, bei größerer Länge des Eingangsimpulses wird das Arbeitsrelais Schaltungsanordnung
zur Umwandlung von Impulsen

Anmelder:

Dr. Oskar Vierling,
Ebermannstadt (Obfr.), Pretzfelder Str. 23

Richard Zaubitzer, Frankfurt/M. West,
ist als Erfinder genannt worden

infolge seiner Selbstunterbrechung also nach Art eines Wagnerschen Hammers klappern.

Es sind weiter bistabile Transistorschaltungen bekannt, welche z. B. aus zwei Transistoren verschiedener Leitfähigkeitstypen bestehen und welche entweder in einer stabilen stromlosen Lage oder — durch Impuls voll erregt — in einer stabilen stromführenden Lage verharren. Diese Schaltungen verhalten sich also wie ein gezündetes Glimmrelais; nur kurze Steuerimpulse können eine Relaisbetätigung gleicher Impulszahl hervorrufen, wenn ein Relaiskontakt den stromleitenden Zustand der Kippanordnung aufhebt. Ein langer Eingangsimpuls würde auch wiederum eine Kette von Relaisbetätigungen auslösen (USA.-Patentschrift 2 760 088).

Mit einem länger andauernden Eingangsimpuls muß aber in der Praxis der Sortier- und Zählanlagen immer gerechnet werden. Im praktischen Betrieb liegen dabei zwei Extremfälle für die Impulsbreite des Eingangsimpulses vor, die beide nur einen Ausgangsimpuls auslösen dürfen.

a) Ein mit höchstmöglicher Fördergeschwindigkeit bewegtes Zähl- oder Sortiergut verursacht einen Eingangsimpuls in der Größenordnung von etwa 10 μsec,

b) vor der Zählschranke klemmt ein Zählgut fest und verursacht einen unendlich lang andauernden Eingangsimpuls.

Um die Dauer von optisch abgetasteten Codezeichen zu verlängern, ist man schließlich dazu übergegangen, das Sortiergut vor der Abtasteinrichtung für einige Zeit anzuhalten. Aber auch diese Maßnahme hat sich als unzweckmäßig erwiesen, weil eine ausreichende Sortierleistung nur dann erreicht werden kann, wenn die notwendige Verzögerung vor der Abtastung und die darauffolgende Beschleunigung so groß gemacht

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werden, daß die Grenze, bei der die Gefahr einer Beschädigung des Sortiergutes auftritt, überschritten wird.

Die Erfindung geht ebenfalls von mit zwei Flächentransistoren unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps ausgerüsteten Elektronenschaltern aus, bei dem jeweils die Basis des einen mit dem Kollektor des anderen verbunden ist und die Betriebsspannungszuführung für die Paare miteinander verbundener Elektroden über je einen Widerstand erfolgt, während die Betriebsspannungen für die beiden Emitter an den Abgriffen von Spannungsteilern liegen, die die Speisespannungsquelle überbrücken. Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß die unterschiedlichen Impulse (T_p) dem einen der verbundenen Elektronenpaare zugeführt werden, während die Impulse bestimmter Form (T_s) mittels eines in die Stromzuführung zu dem zweiten Paar miteinander verbundener Elektroden geschalteten, vorzugsweise magnetisch wirksamen Schaltelements, z. B. eines Relais, erzeugt werden, in dessen Arbeitsstellung die Stromzuführung zu dem Spannungsteiler unterbrochen wird, der dem Emitter desjenigen Flächentransistors zugeordnet ist, dessen Kollektor-Emitter-Stromkreis das magnetisch wirksame Schaltmittel nicht enthält, und der Ausgangsimpuls an der Leitung abgenommen wird, die der Stromzuführung des Kollektors des gleichen Transistors dient.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist nicht nur in der Lage, mit sehr kurzen Eingangsimpulsen eine sichere Betätigung des nachgeschalteten elektromagnetischen Relais zu erreichen, sondern sie gibt Eingangsimpulse T_p, die länger als die Betätigungszeit T_s des Relais sind, im Verhältnis 1 :1 weiter. Für Impulse, die kürzer als die Betätigungszeit des Relais sind (T_P<T_S) wirkt die Schaltung also als Impulsverlängerer; für Impulse T_p |> T_s beeinflußt die Schaltungsanordnung die Impulsbreite nicht mehr, sondern gibt sie lediglich verstärkt weiter. Es wird also zum Unterschied von allen entgegengehaltenen und dem Erfinder anderweitig bekannten Schaltungen sichergestellt, daß pro Eingangsimpuls auch für Impulszeiten von T_p ^> T_s stets nur ein einziger Ausgangsimpuls abgegeben wird. Es tritt demnach keine Doppelzählung oder gar ein Klappern des Relais ein, bei einem unbegrenzt anhaltenden Eingangsimpuls bleibt das Relais ebenso unbegrenzt angezogen, ohne daß hierzu aufwendige, durch große Zeitkonstanten wirkende Verzögerungsglieder notwendig wären.

Möglich wird diese Wirkung durch die Tatsache, daß die Transistorkombination bei Veränderung der Vorspannung durch Unterbrechung des Kontaktes 10 von einer bistabilen Kippschaltung in einen einfachen Verstärker übergeht, der gesperrt ist, wenn kein Ein-' gangsimpuls mehr steht, der aber einen Strom für das Relais trotz Unterbrechung der Vorspannung zustande kommen läßt, wenn ein Eingangsimpuls vorhanden ist.

In Abb. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt. Sie enthält den P-N-P-Transistorl und den N-P-N-Transistor2, bei denen jeweils die Basis des einen mit dem Kollektor des anderen verbunden ist und die zusammen mit den Widerständen 3 und 4 sowie den Potentiometern 5 und 6 einen an sich bekannten Elektronenschalter ergeben. Dieser Schalter wird durch das lichtempfindliche Element 7, welches aus einer lichtelektrischen Zelle, einer Photodiode od. dgl. bestehen kann, ausgelöst. Im Ruhezustand sind die

Zuführungen an den miteinander verbundenen Elektrodenpaaren praktisch stromlos, und somit ist auch die mit dem Kondensator 8 überbrückte Wicklung des Relais 9 stromlos. Trifft nun ein kurzer Lichtimpuls das lichtempfindliche Element 7, so wird der Elektronenschalter stromführend, d. h., die Schaltungsanordnung kippt von einem stabilen stromlosen Zustand in einen zweiten, ebenfalls stabilen Zustand mit stromführenden Zuleitungen an den Elektrodenpaaren um. Da er stabil ist, muß nach einer bestimmten Zeit für das Zurückkippen in die Ausgangslage gesorgt werden. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß das elektromagnetisch betätigte Organ, im Ausführungsbeispiel das Relais 9, nachdem es die durch den Auslöseimpuls zu erreichende Stellung angenommen hat, die Zuführung des Potentiometers 6 zu dem Minuspol der Speisespannungsquelle mittels des Kontaktes 10 unterbricht. Ist der auslösende Impuls, wie vorausgesetzt wurde, kurz, so erhält der ausgelöste Impuls eine Dauer, die genau der Betätigungsdauer für das elektromagnetische Organ entspricht, denn durch die Unterbrechung des Kontaktes 10 geht der Elektronenschalter mit zwei stabilen Lagen kurzzeitig in einen einfachen, gesperrten Verstärker über. Dadurch wird das Relais 9 stromlos und fällt ab, infolgedessen wird der Kontakt 10 wieder geschlossen, d. h., der Ausgangszustand ist wieder hergestellt und die Schaltungsanordnung für die Aufnahme eines neuen Impulses bereit.

Da der Elektronenschalter mit den Flächentransistoren 1 und 2 sehr kurze Schaltzeiten aufweist, gelingt es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung bei sehr geringem technischem Aufwand, selbst wenn nur sehr kurze Impulse vorliegen, eine vollkommen sichere Betätigung des magnetisch wirksamen Schaltmittels zu erreichen. Voraussetzung ist nur, daß die Höhe der Auslöseimpulse einen bestimmten Wert überschreitet.

In der Abb. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, das grundsätzlich mit dem der Abb. 1 übereinstimmt, das jedoch einige zusätzliche Schaltelemente aufweist.

Sie haben keinen Einfluß auf die prinzipielle Wirkungsweise. Ihre Anwendung ergibt jedoch wesentliche Erleichterungen beim Aufbau der Schaltung und für die Einstellung der Potentiometer 5 und 6. Ferner schließen sie eine Selbsterregung der gesamten Schaltungsanordnung aus.

Die in die Verbindungsleitungen zwischen der Basis des einen mit dem Kollektor des anderen Flächentransistors geschalteten Widerstände 11 und 12 bewirken, daß die Einstellung der Potentiometers und 6 unkritisch wird. Die Gleichrichter 13 und 14 schließen die Möglichkeit aus, daß der aus der Induktivität der Wicklung des Relais 9 und der Kapazität 8 bestehende Schwingkreis eine Selbsterregung der Schaltungsanordnung in der durch seine Eigenresonanz bestimmten Frequenz hervorruft. In entsprechender Weise wirken sich die Gleichrichter 15 und 16 aus, indem sie verhindern, daß eine Selbsterregung auf einer durch die Zeitkonstante der Serienschaltung des Widerstandes 17 und des Kondensators 18, die der Funkenlöschung am Kontakt 10 dient, auftreten kann. Der Kondensator 19 in Verbindung mit den Widerständen 20 und 21 vermeidet schädliche Einflüsse des Innenwiderstandes der Betriebsspannungsquelle.

Während das in Abb. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel sich auf eine Anordnung bezieht,

Claims

bei der der Auslöseimpuls aus einer kurzen Belichtung des lichtempfindlichen Elementes 7 bzw. einer Widerstandsverminderung besteht, stellt das in Abb. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel eine Anordnung dar, die durch Verdunkelung eines lichtempfindlichen Elementes 22 bzw. eine entsprechende Widerstandserhöhung gesteuert wird. Die für die Erläuterung der Wirkungsweise nicht erforderlichen Schaltelemente sind in der Abb. 3 in entsprechender AVeise weggelassen, wie in Abb. 1. Die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen bestehen darin, daß in Abb. 3 an die Stelle des lichtempfindlichen Elementes 7 ein seinem Dunkelwiderstand entsprechender Widerstand 24 getreten ist, und daß die Steuerung durch das lichtempfindliche Element 22 indirekt über den Transistor 23 erfolgt, dessen Emi tter,-Kollektor-S trecke parallel zum Widerstand 4 liegt. Der Widerstand dieser Strecke wird dabei über die Basis des Transistors 23 von dem lichtempfindlichen Element 22 gesteuert und auf diese Weise der Elektronenschalter zum Ansprechen gebracht.

Trägt man die Dauer T_s der ausgelösten Impulse über, der Dauer T_p der auslösenden Impulse auf (Abb. 4), so ergibt sich, daß, abgesehen von sehr kleinen Werten für T_p (<C 10 μβεΰ), die Dauer T_s der ausgelösten Impulse entsprechend dem horizontal verlaufenden Kurvenstück 25 a unabhängig von der Dauer T_p der auslösenden Impulse ist, wenn ihre Dauer kleiner als T₀, d. h. kleiner als die Betätigungsdauer des elektromagnetischen Organs 9 ist.

Dieser Fall war bisher vorausgesetzt. Trifft diese Voraussetzung nicht zu, so wird entsprechend dem Kurvenstück 25 b T_s = T_p, wenn der Kollektorstrom des Transistors 1, der durch den Auslöseimpuls bewirkt wird, gleich oder größer als der Haltestrom des Relais 9 ist. Dieser Bedingung kommt eine besondere Bedeutung zu, wenn mit dem Auftreten von Auslöseimpulsen gerechnet werden muß, die die Dauer T₀ überschreiten. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so werden an Stelle eines einzigen, entsprechend der Dauer T_p, zwei oder mehrere Impulse der Dauer T₀ ausgelöst.

Wenn es erforderlich ist, daß die Dauer der ausgelösten Impulse, auch bei auslösenden Impulsen langer Dauer, einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet, so können solche Impulse, wie in Abb. 5 gezeigt ist, in an sich beliebiger Weise in der Zuleitung für das zweite Elektrodenpaar abgenommen werden.

In der Abb. 5 geschieht dies mittels des Schaltdementes 27, das im einfachsten Fall aus einem ohmschen Widerstand besteht. An ihm kann der gewünschte Impuls abgegriffen und mittels des Leiterpaares 30 nach außen geführt werden.

Selbstverständlich ist es auch möglich, statt eines Spanungsimpulses einen Stromimpuls mittels des Leitungspaares 30 herauszuführen. Um Störungen durch eine eventuell daran angeschlossene Induktivität auszuschalten, können in analoger Weise, wie in der Zuführungsleitung zum ersten Elektrodenpaar die Gleichrichter 13 und 14 liegen, auch in der Zuführungsleitung zum zweiten Elektrodenpaar noch die Gleichrichter 28 und 29 gelegt werden.

Die in Abb. 5 dargestellte Schaltungsanordnung kann beispielsweise dazu dienen, die von dem lichtempfindlichen Element 7 aufgenommenen Impulse für die Steuerung des elektromagnetischen Organs 9 wirksam zu machen und, wenn es sich bei ihm um ein Zählwerk handelt, das die aufgenommenen Impulse zählt, so kann der Strom in dem Leiterpaar 30 dazu dienen, mit Hilfe eines mittelwertbildenden Anzeigegerätes laufend die Zahl der in der Zeiteinheit aufgenommenen Impulse anzuzeigen.

Patentanspruch:

Schaltungsanordnung zur Umwandlung von Impulsen unterschiedlicher Länge, Höhe und/oder Energieinhaltes in solche bestimmter Mindestlänge und/oder Mindest-Energieinhaltes mittels eines mit zwei Flächentransistoren unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps ausgerüsteten Elektronenschalters, bei dem jeweils die Basis des einen mit dem Kollektor des anderen verbunden ist und die Betriebsspannungszuführung für die Paare miteinander verbundener Elektroden über je einen Widerstand erfolgt, während die Betriebsspannungen für die beiden Emitter an den Abgriffen von Spannungsteilern liegen, die die Speisespannungsquelle überbrücken, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Impulse dem einen der verbundenen Elektrodenpaare zugeführt werden, während die Impulse bestimmter Form mittels eines in die Stromzuführung zu dem zweiten Paar miteinander verbundener Elektroden geschalteten, vorzugsweise magnetisch wirksamen Schaltelements, z.B. eines Relais, erzeugt werden, in dessen Arbeitsstellung die Stromzuführung zu dem Spannungsteiler unterbrochen wird, der dem Emitter desjenigen Flächentransistors (2) zugeordnet ist, dessen Kollektor-Emitter-Stromkreis das magnetische Schaltmittel nicht enthält, und der Ausgangsimpuls an der Leitung abgenommen wird, die der Stromzuführung des Kollektors des gleichen Transistors (2) dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA-Patentschriften Nr. 2 760 088, 2 761 998;
schweizerische Patentschrift Nr. 250 510.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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