DE1276125B - Schaltungsanordnung zur Untersetzung oder zur Zaehlung von Impulsen - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Untersetzung oder zur Zählung von Impulsen Zusatz zum Patent: 1107 436 Das Hauptpatent betrifft eine Schaltungsanordnung zur Untersetzung von Impulszahlen oder zur dualen Zählung von Impulsen mit je einem Relais pro Untersetzer- oder Zählstufe und außerdem je einem umladbar angeordneten Kondensator, der über einen zum Relais gehörigen Umschaltkontakt in Vorbereitung der Schaltvorgänge abwechselnd auf positives und negatives Potential aufgeladen wird und der im Schaltzeitpunkt durch Schließung eines Steuerkontakts in Abhängigkeit vom Vorzeichen der Rufladung das Relais zum Ansprechen oder zum Abfallen bringt. Die Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß der Umschaltkontakt zusammen mit den anderen Schaltelementen und mindestens einem Widerstand so an Spannung gelegt ist, daß er in der einen Schaltstellung das Relais und den Kondensator anwählt, während er in der anderen Schaltstellung das Relais von der Spannung trennt.
• Bei dieser Schaltungsanordnung hat es sich in der Praxis als nachteilig herausgestellt, daß bereits ein einmaliges Versagen des Umschaltkontakts zu einem dauernden Ausfall des Relais und damit der Zählstufe führt. Trotz der in den letzten Jahren erzielten Fortschritte bei der Entwicklung neuer Kontaktwerkstoffe kann es bei nicht unter Schutzatmosphäre arbeitenden Kontakten von Zeit zu Zeit vorkommen, daß durch Unsauberkeiten, Korrosion oder Staubteilchen ein Versagen eintritt. Bei einfachen Kontakten treten solche Fehler durchschnittlich nach 104 biss 105 Schaltungen einmal auf. Meist werden die Verunreinigungen schon nach einer weiteren Relaisansteuerung durch die dabei zwischen den Kontaktflächen auftretende mechanische Reibung beseitigt. In Schaltungen, in denen es auf große Zuverlässigkeit ankommt, setzt man Doppelkontakte ein, weil die Wahrscheinlichkeit eines Versagens beider Kontakte zur gleichen Zeit recht gering ist. Bei der im Hauptpatent beschriebenenSchaltungsanordnung zurUntersetzung oder zur Zählung von Impulsen hat bereits ein einmaliges Versagen des Ruhekontakts schwerwiegende Folgen, weil dann der die Betätigungsspannung liefernde Kondensator nicht mehr aufgeladen wird. Eine Selbstreinigung des Kontakts ist nicht möglich, da sich der Relaisanker infolge der Eigenart der Schaltung bei der nächsten Ansteuerung nicht mehr bewegt. Die Schaltungsanordnung fällt nach einmaligem Kontaktversagen so lange aus, bis der Fehler durch äußere Erschütterungen oder mechanische Reinigung des Kontakts behoben wird.
• Die der vorliegenden Zusatzerfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, die im Hauptpatent geschützte Schaltungsanordnung durch Umgestaltung so zu verbessern, daß ein Ausfall durch einmaliges Kontaktversagen nicht mehr auftreten kann.
• Bekannt ist eine Taktrelaisschaltung, die einen aus zwei ohmschen Widerständen bestehenden Spannungsteiler, einen Kondensator und ein Relais mit Selbsthaltekontakt und Impulskontakt aufweist. Das Relais trägt zwei Wicklungen, von denen die eine über den Selbsthaltekontakt und einen Widerstand an der Spannungsquelle liegt, während die andere über den Impulskontakt mit dem Kondensator zusammengeschaltet ist. Die Verbindungsleitung Kondensator-Impulskontakt ist zu dem Spannungsteiler geführt..
• Die usatzerfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Untersetzung von Impulszahlen oder zur dualen Zählung von Impulsen, die pro Untersetzer-oder Zählstufe ein Relais mit einem Selbsthaltekontakt und einen inAbhängigkeit von derSchaltstellung des Selbsthaltekontakts und eines Impulskontakts auf positives oder negatives Potential umladbaren Kondensator aufweist, der ständig in Reihe zu einem Strombegrenzungswiderstand liegt.
• Die Zusatzerfindung zeichnet sich durch die Kombination folgender Merkmale aus: a) Kondensator und Strombegrenzungswiderstand liegen parallel zu einem Widerstand eines aus zwei Widerständen gebildeten Spannungsteilers; b) die einzige Wicklung des Relais ist einerseits an den Verbindungspunkt des als Arbeitskontakt ausgebildeten Selbsthaltekontakts und des Impulskontakts, andererseits an den Verbindungspunkt des Kondensators und des Strombegrenzungswiderstandes angeschlossen. Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels gemäß der Zeichnung erläutert.
• Die Gleichspannungsquelle 1 speist einen aus den Widerständen 2, 3 bestehenden Spannungsteiler. Parallel zu dem Spannungsteilerwiderstand 3 liegt ein Strombegrenzungswiderstand 4 und ein umladbarer Kondensator 5. Der Steuerkontakt 6 liegt in Reihe mit dem Relais 8 an der von dem Kondensator 5 gelieferten Ladespannung. Zur Selbsthaltung des Relais dient der Kontakt 7. Der Schaltungszustand der Untersetzer- oder Zählstufe kann an den Klemmen 9 und 10 abgegriffen werden. Mit 11 ist ein hierzu geeignetes Anzeigeelement, beispielsweise in Form einer Glühlampe, bezeichnet. Der Arbeitskontakt 12 des Relais 8 dient zur Ansteuerung einer nachgeschalteten Untersetzer- oder Zählstufe gleichen Aufbaues. Der Spannungsabfall an dem Spannungsteilerwiderstand 3 ist mit Ul bezeichnet. An dem Strombegrenzungswiderstand 4 fällt die Spannung U2 ab. Die Bauelemente sind so dimensioniert, daß bei stromführendem Relais 8 der Spannungsabfall U2 größer ist als der Spannungsabfall Ui. Die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung ist folgende: Bei offenem Steuerkontakt 6 und abgefallenem Relais 8 wird der Kondensator 5 auf die Spannung Ui aufgeladen. Die Widerstände 2 und 3 werden vorzugsweise gleich groß gewählt, so daß die Spannung U1 der halben Batteriespannung entspricht. Wenn jetzt der Steuerkontakt 6 betätigt wird, entlädt sich der Kondensator 5 über die Spule des Relais 8 und bringt dessen Anker zum Anziehen. Durch das Schließen des Selbsthaltekontakts 7 bleibt das Relais angezogen, auch wenn der Steuerkontakt 6 anschließend wieder geöffnet wird. Der Relaisstrom fließt vom positiven Batterieanschluß über den Kontakt 7, die Relaisspule 8 und den Strombegrenzungswiderstand 4 zum negativen Pol. Die Relaisspule und der Strombegrenzungswiderstand 4 sind so dimensioniert, daß ein wesentlich größerer Teil der Batteriespannung an dem Strombegrenzungswiderstand abfällt. Das Verhältnis kann beispielsweise 80:20 sein. Bei stromführendem Relais liegt damit der Verbindungspunkt zwischen dem Relais und dem Strombegrenzungswiderstand auf einem bedeutend höheren Potential als der Verbindungspunkt zwischen den beiden Spannungsteilerwiderständen 2 und 3. Mit anderen Worten fließt jetzt ein Ladestrom in umgekehrter Richtung in den Kondensator 5, der diesen entsprechend den in Klammern gesetzten Vorzeichen auf die Spannungsdifferenz U2- U1 auflädt. Sobald jetzt der nächste Steuerimpuls eintrifft und der Kontakt 6 erneut kurzzeitig angeschlossen wird, entlädt sich der Kondensator in erster Linie über die Spule des Relais 8 in einer Richtung, die dem Haltestrom des Relais entgegengesetzt ist. Die Relaisdurchflutung wird dadurch stark abgeschwächt oder gar in ihrer Richtung umgekehrt, wodurch das Relais abfällt und seinen Kontakt 7 öffnet. Bei der Dimensionierung der Widerstände ist noch darauf zu achten, daß der bei geschlossenem Steuerkontakt über den Widerstand 2, das Relais 8 und den Strombegrenzungswiderstand 4 fließende Strom kleiner bleibt als der Ansprechstrom. Nach Öffnung des Kontakts 7 beginnt die Umladung des Kondensators 5, die nach der COffnung des Steuerkontakts 6 beendet ist, sobald die Kondensatorspannung den Wert Ui erreicht. Der Relaiskontakt 12 wird nur bei jeder zweiten Betätigung des Steuerkontakts 6 geschlossen. Es findet also eine Impulsuntersetzung im Verhältnis 1: 2 statt. Mit Hilfe der beschriebenen als Flip-Flop-Stufe arbeitenden Schaltungsanordnung läßt sich eine binäre Zählkette aus beliebig vielen Elementen aufbauen. Der Hauptvorteil der Schaltungsanordnung liegt darin, daß ein einmaliges Kontaktversagen nicht zu einem Stillsetzen der gesamten .Stufe führt. Sollte beispielsweise der Selbsthaltekontakt des Relais einmal versagen, so wird zwar das Relais seine Selbsthaltestellung nicht erreichen, jedoch muß es bei jedem neuen Steuerimpuls ansprechen und seine Kontakte bewegen, wodurch der Fehler sofort wieder beseitigt wird. Eine wesentliche Verbesserung besteht außerdem darin, daß das Relais an Stelle von Umschaltkontakten nur noch einfache Schließer aufweist. Hierdurch wird es möglich, handelsübliche Reed-Relais mit in Schutzgasatmosphäre arbeitenden Kontakten zu verwenden. Diese Kontakte erlauben hohe Schaltfrequenzen und sind infolge der beseitigten Verschmutzungsgefahr äußerst zuverlässig. Sie erreichen eine Lebensdauer von mehr als 109 Schaltungen. Da die zu beschleunigenden Massen wesentlich kleiner sind als bei normalen Relais, kann man mehr als 50 Steuerimpulse pro Sekunde verarbeiten. Diese für elektromechanische Einrichtungen außerordentlich hohe Schaltfrequenz kann nicht zuletzt dadurch erzielt werden, daß der Kondensator infolge seiner Umpolung mit einer relativ kleinen Kapazität zum Abwerfen des Relais auskommt.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Untersetzung von Impulszahlen oder zur dualen Zählung von Im= pulsen, die pro Untersetzer- oder Zählstufe ein Relais mit einem Selbsthaltekontakt und einen in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Selbsthaltekontakts und eines Impulskontakts auf positives oder negatives Potential umladbaren Kondensator aufweist, der ständig in Reihe.zu einem Strombegrenzungswiderstand liegt, nach Patent 1107436, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) Kondensator (5) und Strombegrenzungswiderstand (4) liegen parallel zu einem Widerstand (3) eines aus zwei Widerständen (2, 3) gebildeten Spannungsteilers; b) die einzige Wicklung des Relais ist einerseits an den Verbindungspunkt des als Arbeitskontakt ausgebildeten Selbsthaltekontakts und des Impulskontakts, andererseits an den Verbindungskontakt des Kondensators (5) und des Strombegrenzungswiderstandes (4) angeschlossen.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Spannungsteilerwiderstände (2, 3) und des Strombegrenzungswiderstandes (4), daß der Spannungsabfall (U2) am Strombegrenzungswiderstand (4) größer ist als der Spannungsabfall (Ui) an dem zum Kondensator (5) und dem Strombegrenzungswiderstand (4) parallelliegenden Widerstand (3).
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Bauteile, daß der Kondensator (1) bei offenem Steuerkontakt (5) auf eine beim Schließen dieses Steuerkontakts zur Betätigung des Relais ausreichende Spannung aufgeladen wird und bei stromführendem Relais infolge des Spannungsabfalls an dem Strombegrenzungswiderstand (4) auf eine entgegengesetzte Spannung aufgeladen wird, die beim erneuten Schließen des Steuerkontakts (6) die Durchflutung des Relais kurzzeitig so stark schwächt, daß sein Anker abfällt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais außer dem Selbsthaltekontakt (7) einen zusätzlichen Arbeitskontakt (12) aufweist, der zur Steuerung einer nachgeschalteten Untersetzer- oder Zählstufe dienen kann.
5. 5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element (11) zur Anzeige des Schaltungszustandes an die Punkte (9, 10) der Schaltungsanordnung angeschlossen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1082 304.