DE1192251B - Anordnung zur Anzeige der Winkelstellung eines durch einen Elektromotor angetriebenen Armes unter Verwendung einer bistabilen Kippschaltung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 al-36/18

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

R 35950 VEHa /21 al
21. August 1963
6. Mai 1965

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist eine Weiterentwicklung von bistabilen Kippschaltungen.

Eine Anordnung zur Anzeige der Winkelstellung eines durch einen Elektromotor angetriebenen Armes unter Verwendung einer bistabilen Kippschaltung, die eine erste und eine zweite Klemme enthält, die im Betrieb eine negative bzw. positive Polarität aufweisen, die ferner eine dritte und vierte Klemme besitzt, zwischen denen ein Elektromotor geschaltet ist, weiterhin einen ersten und zweiten p-n-p-Transistor aufweist, deren Emitter an der zweiten Klemme anliegen und Kollektoren entsprechend mit der dritten und vierten Klemme verbunden sind, und ferner ein dritter und vierter n-p-n-Transistor vorgesehen sind, deren Emitter mit der ersten Klemme und deren Kollektoren entsprechend mit der dritten und vierten Klemme verbunden sind, ferner ein Paar Widerstände vorgesehen sind, die in dem Stromkreis liegen, der die Basen des ersten und dritten Transistors verbindet, wobei ein zwischen diesen Widerständen liegender Punkt mit den Kollektoren des ersten und dritten Transistors verbunden ist und die Anordnung derart geschaltet ist, daß die Kippschaltung im Betrieb durch geeignete Signale, die an die Transistoren angelegt werden, derart geschaltet werden kann, daß sich der erste und vierte Transistor in einem leitenden Zustand befinden, so daß ein Strom zwischen der dritten und vierten Klemme fließt oder in einen zweiten Zustand schaltbar ist, indem der zweite und dritte Transistor sich in einem leitenden Zustand befinden, so daß ein Strom zwischen der dritten und vierten Klemme in umgekehrter Richtung fließt, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschaltung einen weiteren Transistor aufweist, dessen Kollektor und Emitter entsprechend an der dritten Klemme und vierten Klemme anliegen und dessen Basis entweder mit der dritten oder vierten Klemme verbunden ist in Abhängigkeit davon, ob ein p-n-p- oder ein n-p-n-Transistor benutzt wird, ferner daß im Kollektor-Emitter-Stromkreis des Transistors ein Schalter vorgesehen ist, der durch den Motor derart betätigbar ist, daß der Schalter geschlossen wird, wenn eine Welle, die durch den Motor angetrieben wird, eine vorbestimmte Winkelstellung erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, in der eine erste und eine zweite Klemme 1,2 gezeigt sind, die an eine Stromquelle eines Gleichstroms oder gleichgerichteten Wechselstroms derart angeschlossen sind, daß im. Betrieb die Klemme 1 eine negative Polarität und die Klemme 2 eine positive Polarität aufweist oder geerdet ist. Ferner sind eine dritte Klemme 3 und eine Anordnung zur Anzeige der Winkelstellung eines durch einen Elektromotor angetriebenen Armes unter Verwendung einer bistabilen Kippschaltung

Anmelder:

Rotax Limited, London

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Cohausz, Dipl.-Ing. W. Florack
und Dipl.-Ing. K.-H. Eissei, Patentanwälte,
Düsseldorf, Schumannstr. 97

Als Erfinder benannt:
Anthony Cyrill Evans,
South Ruislip, Middlesex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 24. August 1962 (32 564)
vom 14. August 1963

vierte Klemme 4 vorgesehen, zwischen denen ein umkehrbarer Elektromotor 5 geschaltet ist. Ferner sind ein erster und ein zweiter Transistor 6, 7 von einer p-n-p-Art vorgesehen, deren Emitter mit der Klemme 2 und deren Kollektoren mit den Klemmen 3 bzw. 4 entsprechend verbunden sind. Die Klemmen 3 und 4 sind außerdem entsprechend mit den Kollektoren eines dritten und vierten Transistors 8, 9 verbunden von einer n-p-n-Art, deren Emitter an die Klemme 1 angeschlossen sind.

Die Basen der Transistoren 6, 8 sind miteinander über einen ersten und zweiten Widerstand 10,11 in Reihe geschaltet. Ein zwischen den Widerständen 10, 11 liegender Punkt ist mit den Kollektoren der Transistoren 7, 9 verbunden. Dieser Punkt ist außerdem über einen ersten Kondensator 12 an die Basis des Transistors 8 angeschlossen und ist mit der Basis des Transistors 6 über parallele Bahnen verbunden, die entprechend einen zweiten Kondensator 13 und einen dritten Widerstands und einen dritten Kondensator 15 in Reihe geschaltet enthalten.

Die Basen der Transistoren 7,9 sind über einen vierten und iünften Widerstand 16,17 miteinander verbunden. Ein zwischen diesen Widerständen liegender Punkt ist an die Kollektoren der Transistoren 6, 8 angeschlossen. Dieser Punkt ist außerdem über einen vierten Kondensator 18 mit der Basis des Tran-

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sistors 9 verbunden und ist über parallele Bahnen mit der Basis des Transistors 7 geschaltet, die entsprechend einen fünften Kondensator 19 und einen sechsten Widerstand 20 und einen sechsten Kondensator 21 in Reihe geschaltet enthalten.

Zwischen dem Kondensator 15 und dem Widerstand 14 und zwischen dem Kondensator 21 und dem Widerstand 20 liegende Punkte sind über eine erste und eine zweite Gleichrichterdiode 22, 23 mit einer Leitung 24 verbunden, die über einen siebenten Kondensator 25 an eine Eingangsklemme 26 angeschlossen ist, während die Leitung 24 mit den Klemmen 1 und 2 über einen siebenten und achten Widerstand 27, 28 entsprechend verbunden ist.

Um die Arbeitsweise der vorliegenden Kippschaltung zu erläutern, wird angenommen, daß der Transistor 6 sich in einem leitenden Zustand befindet, so daß das Potential an der Klemme 3 im wesentlichen dem Potential der Klemme 2 entspricht. Dieses Potential wird an die Basisklemmen der Transistoren 7 und 9 derart angelegt, daß der Transistor 7 sich in nichtleitendem Zustand befindet und der Transistor 9 leitend ist und das Potential der Klemme 4 somit dem Potential der Klemme 1 entspricht. Daher fließt in diesem stabilen Zustand ein Strom von der Klemme 2 über den Transistor 6 zwischen den Klemmen 3,4 und über den Transistor 9 an die Klemme 1. Dieser Stromfluß hält die Transistoren

6, 9 in einem eingeschalteten und die Transistoren

7, 8 in einem nicht eingeschalteten Zustand. Während des stabilen Zustandes, der oben beschrieben wurde, sind die Anoden der Dioden der Gleichrichter 22, 23 auf einem negativen Potential gehalten, das durch die Widerstände 27, 28 bestimmt wird. Durch die Wirksamkeit des leitenden Zustandes des Transistors 9 wird die Kathode des Gleichrichters 22 mit der Klemme 1 verbunden und der Gleichrichter 22 daher in den leitenden Zustand versetzt. Durch die Wirksamkeit des leitenden Zustandes des Transistors 6 wird indessen die Kathode des Gleichrichters 23 mit der Klemme 2 verbunden, und dieser Gleichrichter befindet sich daher in einem nichtleitenden Zustand.

Um die Kippschaltung in den anderen stabilen Zustand zu schalten, wird ein positiver Impuls an die Eingangsklemme 26 und über den Gleichrichter 22 an die Basis des Transistors 6 angelegt, der hierdurch abgeschaltet wird. Der Transistor 8 wird nun in den leitenden Zustand versetzt und wirkt in einer Art, wie sie vorstehend beschrieben ist, so daß der Transistor 7 in den leitenden Zustand versetzt wird und sichergestellt wird, daß die Transistoren 6, 9 abgeschaltet sind, so daß in diesem stabilen Zustand ein Strom in Richtung der Klemme 4,3 fließt.

Ferner werden die Gleichrichter 22,23 nun entsprechend in den nichtleitenden und leitenden Zustand versetzt, so daß der nächste positive Impuls, der an die Eingangsklemme 26 angelegt wird, die Kippschaltung in ihren ursprünglichen Zustand zurückschaltet.

Der Zweck der Kondensatoren 12, 13, 18, 19 ist die Geschwindigkeit der Arbeitsweise der Kippschaltung in einer bekannten Art zu erhöhen. Ferner, um die richtige Schaltung der Transistoren unter veränderlichen Temperaturbedingungen sicherzustellen, sind die Basen der Transistoren 6,7 vorzugsweise über Widerstände 29,30 entsprechend an eine Leitung 31 angeschlossen, die ein höheres positives Potential als die Klemme 2 führt, während die Basen der Transistoren 8,9 entsprechend über Widerstände 32, 33 mit einer Leitung 34 verbunden sind, die ein höheres negatives Potential als die Klemme 1 aufweist.

Es kann festgestellt werden, daß die Diodengleichrichter 22,23 und die damit verbundenen Bauelemente fortgelassen werden können, wobei dann die Schaltimpulse entweder an die Basis des Transistors 6 oder an die Basis des Transistors 7, die gerade leitend sind, angelegt werden.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Bauelementen enthält die Kippschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung einen p-n-p-Transistor 35, dessen Kollektor mit der Klemme 3, dessen Basis mit der Klemme 3 über einen Widerstand 36 und dessen Emitter mit der Klemme 4 über einen Schalter 37 verbunden ist. Mit der gestrichelten Linie in der Zeichnung ist angedeutet, daß der Schalter 37 von dem Motor 5 gesteuert wird. Diese zusätzlichen Bauelemente machen die Kippschaltung insbesondere für ein Gerät zur digitalen Anzeige der Winkelstellung eines drehbaren Armes verwendbar. Der Motor 5 dient dazu, wenn sich die Transistoren 6,9 in einem leitenden Zustand befinden, eine Welle in einer Richtung von einer Ruhestellung aus zu drehen. Indessen, wenn ein Impuls an der Klemme 26 empfangen wird, werden die Transistoren 7, 8 in den leitenden Zustand versetzt, und die Transistoren 6, 9 sind dann nichtleitend, so daß der Motor dann die Welle in der entgegengesetzten Richtung dreht.

Die Anordnung ist derart, daß der Schalter 37 durch die Welle so betätigt wird, daß er nur geschlossen werden kann, wenn sich die Welle in der Ruhestellung befindet. Wenn sich die Welle in der Ruhestellung befindet und die Transistoren 7,8 leitend sind, ist der Transistor 35 ebenfalls leitend, und der Motor 5 wird kurzgeschlossen. Ein Impuls, der an die Klemme 26 angelegt wird, versetzt nun die Transistoren 6, 9 an Stelle der Transistoren 6, 8 in den leitenden Zustand, und der Transistor 35 wird in den nichtleitenden Zustand versetzt, so daß der Motor erregt wird. Die Welle wird nun um einen Winkel gedreht, und der Schalter 37 wird geöffnet. Nach Empfang eines weiteren Impulses an der Klemme 26 wird die Drehrichtung des Motors 5 umgekehrt und der Transistor 35 kann in den leitenden Zustand versetzt werden. Indessen ist der Schalter 37 noch immer offen, so daß der Motor nicht eher kurzgeschlossen wird, als bis die Welle ihre Ruhestellung erreicht.

Wenn der Transistor 35 von einer n-p-n-Art ist, wird dessen Basis an die Klemme 4 angeschlossen. Darüber hinaus kann der Schalter 37 in dem Kollektorstromkreis des Transistors 35 liegen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Anzeige der Winkelstellung eines durch einen Elektromotor angetriebenen Armes unter Verwendung einer bistabilen Kippschaltung, die eine erste und eine zweite Klemme enthält, die im Betrieb eine negative bzw. positive Polarität aufweisen, die ferner eine dritte und eine vierte Klemme besitzt, zwischen denen ein Elektromotor geschaltet ist, weiterhin einen ersten und zweiten p-n-p-Transistor aufweist, deren Emitter an der zweiten Klemme anliegen und Kollektoren entsprechend mit der dritten und · vierten Klemme verbunden sind, und ferner ein

dritter und vierter n-p-n-Transistor vorgesehen sind, deren Emitter mit der ersten Klemme und deren Kollektoren entsprechend mit der dritten und vierten Klemme verbunden sind, ferner ein Paar Widerstände vorgesehen sind, die in dem Stromkreis liegen, der die Basen des ersten und dritten Transistors verbindet, wobei ein zwischen diesen Widerständen liegender Punkt mit den Kollektoren des ersten und dritten Transistors verbunden ist und die Anordnung derart geschaltet ist, daß die Kippschaltung im Betrieb durch geeignete Signale, die an die Transistoren angelegt werden, derart geschaltet werden kann, daß sich der erste und vierte Transistor in einem leitenden Zustand befinden, so daß ein Strom zwischen der dritten und vierten Klemme fließt oder in einen zweiten Zustand schaltbar ist, indem der zweite und dritte Transistor sich in einem leitenden Zustand befinden, so daß ein Strom zwischen der dritten und vierten Klemme in um- ao gekehrter Richtung fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschaltung einen weiteren Transistor (35) aufweist, dessen Kollektor und Emitter entsprechend an der dritten Klemme (3) und vierten Klemme (4) anliegen und dessen Basis entweder mit der dritten oder viertenKlemme (3, 4) verbunden ist in Abhängigkeit davon, ob ein p-n-p- oder ein n-p-n-Transistor (35) benutzt wird, ferner daß im Kollektor-Emitter-Stromkreis des Transistors (35) ein Schalter (37) vorgesehen ist, der durch den Motor (5) derart betätigbar ist, daß der Schalter (37) geschlossen wird, wenn eine Welle, die durch den Motor (5) angetrieben wird, eine vorbestimmte Winkelstellung erreicht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemme (26) zum Anschluß an eine Quelle für Schaltimpulse vorgesehen ist und ein Paar von Gleichrichtern (22, 23) vorgesehen sind, die die Klemme (26) entsprechend mit den Basen des ersten und zweiten Transistors (6,7) verbindet, und ferner eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die der erste und zweite Gleichrichter (22, 23) in einen leitenden bzw. nichtleitenden Zustand versetzt werden, wenn der erste und vierte Transistor (6, 9) leitend sind, jedoch diese Gleichrichter sich in einem nichtleitenden bzw. leitenden Zustand befinden, wenn der zweite und dritte Transistor (7,8) leitend sind.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basen des ersten und zweiten Transistors (6, 7) mit einer Leitung (31) verbunden sind, die im Betrieb ein höheres positives Potential als die zweite Klemme (2) führt, und die Basen des dritten und vierten Transistors (8, 9) an eine Leitung (34) angeschlossen sind, die im Betrieb ein höheres negatives Potential als die erste Klemme (1) aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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