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Schaltungsatiordnung zur prellfreien Erzeugung Von Impulgen Die Erfindung
betrifft eine Anordnung zur Schaffung eines.in Größe und Dauer definierten Impulses
und hat sich die Aufgabe gestellt, einen derartigen Impuls_auf Grund der Schließung
eines nicht prellfreien Kontaktes eines Schalters zur Verfügung zu stellen. Derartige
Impulse werden z. B. in elektronischen Rechenmaschinen als Zählimpulse benötigt,
und es ist nicht mögliche diese Impulse direkt aus nicht prellfreien Kontakten herzuleiten,
da nicht sichergestellt ist3 daß bei einer Schließung eines derb artigen Kontaktes
nicht doch mehr als nur ein Impuls abgegeben wird. Da eine Rechenmaschine aber unbedingt
fehlerfrei arbeiten muß, sind Anordnung gen vorzusehen, die.gewährleisteni daß bei
einem Kontaktschluß nur ein Impuls in das Rechenwerkge#angt.
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Es ist bereits eine derartige Anordnung bekannt,
die mit einem monostabilen Multivibrator arbeitet, Dieser Monovibrator wird
durch eine Kontaktgabe aus seiner stabilen in die unstabile Lage umgeschaltet und
von dieser Umschaltung der gewünschte Impuls abgeleitet. Ein derartiger Monovibrator
ist so aufgebaut, daß er zum Zurückfallen in die stabile Lage eine bestimmte Totzeit
benötigt, während der Schaltimpulse vom Kontakt, also auch z#B. solche durch Prellung
hervorgerufenei wirkungslos sind und auch keine Ausgangsimpulse zur Folge haben.
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Eine derartige Anordnung hat aber den Nachteil, daß die Tetzeit des
Monovibrators in jedem Falle größer gewählt werden muß als die Prellzeit der Kontakte.
Daraus resultiert eine wesentliche Heraba setzung der Schaltgeschwindigkeit und
damit der Rechengeschwindigkeit einer -elektronischen Rechenmaschine. Zum anderen
kommt noch der Nachteil hinzu, daß ein ungewollter Köntaktschluß z.B. eine Kontaktprellung
durch Erschütterung des Gerätes außerhalb dieser festgelegten Totzeit einen weiteren
Ausgangshnpuls erzeugt, der eine Fehlrechnung bewirken würde.
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Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung vermieden.
Die Schaffung nur eines Impulses auf Grund der Schließung eines nicht prellfreien
Kontaktes wird durch die Erfindung dadurch erreicht, daß der Schalter mit einem
Transformator mit Rechteck#Hysterese-Kern, zusammenwirkt und diesem Transformator
ein Sperrschwinger so zugeordnet ist, daß ein Kontaktschluß eine Ummagnetisierung
einleitet, die von dem Sperrschwinger automatisch bis zur Sättigung weitergeführt
wird, wobei der Sperrschwingerstrom zur Impulsabgabe benutzt wird. Dabei fließt
über den geschlossenen Kontakt in einer Wicklung des Kerns ein Strom, und durch
die eingeleitete Unimagnetisierung wird in einer zweiten Wicklung eine einen Transistor
leitend machende Spannung induziert, worauf eine dritte Wicklung durch den Transistor
so lange aktiviert wird, bis der Kein voll gesättigt ist. Der Schalter weist dabei
zwei Kontakte auf, die abwechselnd geschlossen werden. Der zweite Kontakt führt
zu einer vierten Wickhing auf dem Kein, über die bei einem Schließen des Kontaktes
der Kern in dieentgegengesetite Sättigüng zurückgeholt wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in dert Unteransprächen enthalten.
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Der Aufbau und die Arbeitsweise einer Anordnung nach der Erfindung
werden an Hand zweier Ausführungsbeispiele, die in den Figuren zeichnerisch dargestellt
sind, in nachstehendem näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit einem Arbeits-und einem Ruhekontakt,
Fig. 2 eine solche mit zwei Arbeitskontakten.
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Die Hauptteile der erfindungsgemäßen Anordnung sind laut Fig.
1 ein Schalter mit einem Ruhekontakt 1
und eineift Arbeltskontakt 2,
ein Transformatorkern 3
mit den Wicklungen W, bis W4, ein Transistor 4, ein
Impulsausgang 5 und ein Kondensator 6. Wird der Kontakt 2 izeschlossen,
so fließt durch die Wicklung Wi ein Strom, der den Kein 3 z. B. in die positive
Sättigung zu treiben bestrebt ist. Bei Beginn der Uminagtietisierung des Kerns
3 wird in der Wicklung W, eine Spannung induziert, die der po - sitiven
Ruhespannung für den Transistor 4 entgegengesetzt gerichtet ist. Diese Spannung
gelangt zur Basis des Transistors 4 und macht diesen leitend.
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Da es sich im vorliegenden Beispiel um einen p-n-p-Transistor handelt,
ist die in der Wicklung W2
induzierte, Spannung an der Basis negativ.
Es fließt nun Strom durch den Transistor 4 und die, Wicklung W., die den gleichen
Wicklungssinn wie die Wicklung W, hat und damit den Kein 3 weiter in die
positive Sättigung treibt. Während der Flußlinderung des Kerns 3 wird durch.Induktion
die Spannung in der Wicklung W, aufrechtgehalten, und damit bleibt der Transistor
4 leitend. Wenn der Kein 3 seine positive Sättigung erreicht hat, und damit
keine weitere Flußänderung mehr stattfindet, verschwindet die induzierte Spannung
in der Wicklung W2, und es kommt wieder die positive Sperrspannung an der Basis
des Transistors 4 zur Wirkung. Der Transistor 4 gelangt damit wieder in den nichtleitenden
Zustand, womit auch die Wicklung W, stromlos wird. Während des Stromflusses durch
den Transistor 4 wird über eine Abzweigung der gewünschte Impuls am Ausgang
5 zur Verfügung gestellt. Mit dem Nichtleitendwerden des Transistors ist
eine einmalige Impulsausgabe über den Ausgang 5 abgeschlossen. Der vorerwähnte
Vorgang, der beim erstmaligen Berühren des Kontaktes 2 ausgelöst und dann über den
Sperrschwinger automatisch durchgeführt wird, ändert sich nicht, wenn der Kontakt
2 nach der ersten Schließung z. B. durch Prellung mehrfach geöffnet und geschlossen
wird. Es ist somit sichergestellt, daß am Ausgang 5 nur ein Impuls von entsprechender
Größe und Dauer auftritt. Nach Beendigung der Impulsabgabe, also nachdem der Kein
seine positive Sättigung erreicht hat und danach in der positiven Remanenz verbleibt,
haben weitere Betätigungen des Kontaktes 2 keinerlei Wirkung und führen auch zu
keiner neuen Impulsabgabe über den Ausgang 5.
Damit ist erreicht, daß auch
ein starkes Erschüttern einer derartigen Einrichtung z. B. in einer elektronischen
Rechenmaschine nicht zur Erzeugung falscher Zählimpulse führen kann.
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Vor einer erneuten Impulsabgabe über den Ausgang 5 muß der
Kein 3 erst in seine negative Sättigung bzw. in seine negative Remanenz zurückgeholt
werden. Das geschieht gemäß Fig. 1 durch Schließen des Kontaktes
1. Bei diesem Schließen fließt ein Strom durch die Wicklung W4 und magnetisiert
den Kein 3 in die entgegengesetzte also negative Sättigung. Dies ist jedoch
fehlerfrei nur möglich, wenn parallel zu dem Kontakt 1 ein entsprechend dimensionierter
Kondensator 6 geschaltet wird, der als Integrationsglied dient und eventuell
Prellungen dieses Kontaktes 1, die natürlich genauso möglich sind wie beim
Kontakt 2, so unwirksam macht, daß diese Prellungen das Zurückmagnetisieren des
Kerns nicht unterbrechen oder gar verhindern.
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Würde man den Kontakt 1 ohne den Kondensator 6 arbeiten
lassen, so würde zwar beim Schließen des Kontaktes 1 die Rückmagnetisierung
des
Kerns 3 auch eingeleitet. Prellt der Kontakt 1 jetzt,
d. h. öffnet er kurzzeitig, so würde der teilweise zurückmagnetisierte Kein
3 sofort in eine Remanenzlage zurückfallen, und dieser Zurückfall entspräche
einer Magnetisierung in positiv-er Richtung wie beim Schließen des Kontaktes 2.
Da nach dem Induktionsgesetz U = die Größe der induzierten Spannung von der
Zeit abhängig ist und die Zeit beim Prellen sehr kurz ist, würde die induzierte
Spannung entsprechend groß werden. In diesem Falle würde also in der Wicklung W2
eine Spannung induziert, die in den negativen Bereich hineinreichen könnte, so daß
der Transistor 4 kurzzeitig wieder geöffnet werden würde. Das aber hätte zur Folge,
daß ein neuer Sperrschwingervorgang eingeleitet würde, der dem Rückholvorgang durch
den Kontakt 1 entgegenwirken würde. Dieser Nachteil wird durch Zwischenschaltung
des Kondensators 6 vermieden, indem beim Prellen des Kontaktes
1, d. h. beim öffnen, der Kondensator 6 kurzzeitig den Stromfluß Übernimmt,
der sonst über den geschlossenen Kontakt 1 hergestellt wird. Dadurch wird
die Rückfallzeit des Kerns 3 von Richtung H- nach HO (beim Abprellen des
Kontaktes) gedehnt. Dementsprechend wird die induzierte Spannung in der Wicklung
W, kleiner, und zwar so, daß sie keinesfalls die positive Vorspannung aufhebt. Der
Transistor 4 verbleibt im nichtleitenden Zustand, und der Rückmagnetisierungsvorgang
wird eventuell schrittweise, aber doch bis zur vollen negativen Sättigung durchgeführt.
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Bei der Zurückmagnetisierung des Kerns 3 durch Schließen des
Kontaktes 1 treten über die Wicklung W" eventuell für den Transistor 4 schädliche
Spannungsspitzen auf, die zu dessen Zerstörung füh-
ren können. Um dies zu
verhindern, ist zu der Wicklung W, parallel eine Leitung mit einer Diede
7 vorgesehen, die auftretende Spannungsspitzen begrenzt.
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Aus dem Vorhergesagten ist verständlich, daß die Kontakte
1 und 2 abwechselnd betätigt werden müssen, um jeweils beim Schließen des
Kontaktes 2 am Ausgang 5 einen Impuls zu erhalten. Durch die Hystereseschleife
des Kerns 3 in Verbindung mit dem Sperrschwingertransformator ist die Kippzeit
und damit die kürzeste Wiederholzeit für ein Schließen des Kontaktes 2 festgelegt
und durch entsprechende Wahl des Kernmaterials, der Abmessungen des Kerns und der
Windungszahlen für die Wicklungen W, bis W4 kann eine Schaltgeschwindigkeit und
damit eine Impulsfolge erreicht werden, wie sie mit den bisher bekannten Anordnungen
ähnlicher Art nicht erzielt werden konnte.
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Die Fig. 2 zeigt eine Anordnung ähnlich der Fig. 1,
jedoch ohne
Ruhekontakt, so daß beim Schließen jedes der beiden Kontakte ein Ausgangshnpuls
erzeugt wird. Zur Erleichterung des Verständnisses sind in der Fig. 2 die mit der
Fig. 1 identischen Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die
beiden Arbeitskontakte sind hier mit den Ziffern 10
und 2 bezeichnet. Der
Kontakt 2 arbeitet mit den W'CklUngen Wll W2 und W3 des Kernes
30 zusaininen, der Kontakt 10 mit den Wicklungen W,1, W12 und Wl..
Zum Kontakt 2 gehört der Transistor 4. Der Impuls beim Schließen des Kontaktes 2
erscheint am Ausgang 5. Der Kontakt 10 wirkt mit einem Transistor
40 zusammen; der gewünschte Impuls erscheint hier an einem Ausgang 50. Die
spiegelbildlich gleichen Einrichtungen (Wicklungen W, bis W, und Wicklungen W,1
bis Wl.) beeinflussen sich bei Ummagnetisierungen des Kernes 30 zwar gegenseitig,
was aber das sichere Arbeiten der Anordnung nicht stört.
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Eine Aktivierung der Wicklung W, durch Schließen des Kontaktes 2,
die den Transistor 4 leitend macht, hält den Transistor 40 durch die induzierte
Spannung in die W'CklUng W12 weiter in gesperrtem Zustand, indem diese in der Wicklung
W12 auftretende Spannung die Sperrspannung an der Basis des Transistors 40 noch
erhöht. Das gleiche tritt bei einer Schließung des Kontaktes 10 für den Transistor
4 ein-Die Arbeitsweise der Anordnung nach der Fig. 2 ergibt sich aus der Erläuterung
der Fig. 1. Beim
abwechselnden Schließen der Kontakte
10 und 2 wird jeweils an den Ausgängen 50 und 5 ein Impuls
ausgegeben, der wiederum für Zähl-, Rechen- oder Schaltzwecke verwendet werden kann.
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Aus dem vorher Erläuterten geht klar hervor, daß mit einer Anordnung
gemäß der Fig. 2 in der gleichen Zeitspanne die doppelte Anzahl von Ausgangsimpulsen
zur Verfügung gestellt werden kann, wie dies mit einer Anordnung gemäß der Fig.
1 möglich ist. Der Mehraufwand besteht in den zusätzlichen Wicklungen W12
und WU und einem Transistor 40. Dafür kommt der Kondensator 6 (Fig.
1) in Fortfall.