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.Circuit arrangement for the reduction or counting of pulses Addition to the patent: 1107 436 The main patent relates to a circuit arrangement for the reduction of pulse numbers or for the dual counting of pulses with one relay per reduction or counting stage and also one reloadable capacitor, which is connected to the Relay associated changeover contact is alternately charged to positive and negative potential in preparation for the switching process and which at the time of switching causes the relay to respond or drop out depending on the sign of the call charge by closing a control contact. The circuit arrangement is characterized in that the changeover contact is connected to voltage together with the other switching elements and at least one resistor so that it selects the relay and the capacitor in one switching position, while in the other switching position it disconnects the relay from the voltage .
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.This circuit arrangement has proven to be disadvantageous in practice
found that a single failure of the changeover contact to a
permanent failure of the relay and thus of the counting stage. Despite the last
Years of progress in the development of new contact materials can be
Occur from time to time with contacts that do not work under a protective atmosphere,
that failure occurs due to uncleanliness, corrosion or dust particles. at
With simple contacts, such errors occur on average after 104 to 105 switchings
once on. Most of the time, the impurities are removed after another relay control
eliminated by the mechanical friction that occurs between the contact surfaces.
Double contacts are used in circuits that require a high level of reliability
one because the likelihood of failure of both contacts at the same time
is quite low. In the circuit arrangement for reduction described in the main patent
or for counting pulses has already had a single failure of the normally closed contact
Serious consequences because then the capacitor supplying the actuation voltage
is no longer charging. Self-cleaning of the contact is not possible,
because the relay armature changes with the next activation due to the nature of the circuit
no longer moved. The circuit arrangement falls after a single contact failure
until the fault is caused by external vibrations or mechanical cleaning
of the contact is resolved.
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.The task on which the present additional invention is based existed
in that the circuit arrangement protected in the main patent by redesigning so too
improve that a failure no longer occurs due to a single contact failure
can.
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..A clock relay circuit is known which has one of two ohmic
Resistors consisting of a voltage divider, a capacitor and a relay with a self-holding contact
and has pulse contact. The relay carries two windings, one of which
via the self-holding contact and a resistor on the voltage source, while
the other is connected to the capacitor via the pulse contact. the
The connection cable between the capacitor and pulse contact is routed to the voltage divider.
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.The invention relates to a circuit arrangement for reduction
of impulse numbers or for the dual counting of impulses, which per coaster or
Counting stage one relay with one latching contact and one depending on the switching position
the self-holding contact and an impulse contact to positive or negative potential
Has rechargeable capacitor, which is constantly in series with a current limiting resistor
lies.
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.The additional invention is characterized by the combination of the following
Features from: a) Capacitor and current limiting resistor are parallel to one
Resistance of a voltage divider formed from two resistors; b) the only one
The winding of the relay is on the one hand at the connection point of the working contact
trained self-holding contact and the pulse contact, on the other hand to the connection point
of the capacitor and the current limiting resistor connected.
the
The invention is explained using an exemplary embodiment according to the drawing.
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.The DC voltage source 1 feeds a voltage divider consisting of the resistors 2, 3. A current limiting resistor 4 and a rechargeable capacitor 5 are located parallel to the voltage divider resistor 3. The control contact 6 is connected in series with the relay 8 to the charging voltage supplied by the capacitor 5. Contact 7 is used to hold the relay. The switching status of the coaster or counting stage can be tapped at terminals 9 and 10. A display element suitable for this purpose, for example in the form of an incandescent lamp, is designated by 11. The normally open contact 12 of the relay 8 is used to control a downstream coaster or counting stage of the same structure. The voltage drop across the voltage divider resistor 3 is denoted by Ul. The voltage U2 drops across the current limiting resistor 4. The components are dimensioned so that when the relay 8 is energized, the voltage drop U2 is greater than the voltage drop Ui. The operation of the circuit arrangement described is as follows: When the control contact 6 is open and the relay 8 has dropped out, the capacitor 5 is charged to the voltage Ui. The resistors 2 and 3 are preferably chosen to be the same size, so that the voltage U1 corresponds to half the battery voltage. If the control contact 6 is now actuated, the capacitor 5 discharges through the coil of the relay 8 and causes its armature to attract. By closing the self-holding contact 7, the relay remains attracted, even if the control contact 6 is then opened again. The relay current flows from the positive battery connection via the contact 7, the relay coil 8 and the current limiting resistor 4 to the negative pole. The relay coil and the current limiting resistor 4 are dimensioned so that a significantly larger part of the battery voltage drops across the current limiting resistor. The ratio can be, for example, 80:20. When the relay is energized, the connection point between the relay and the current limiting resistor is at a significantly higher potential than the connection point between the two voltage divider resistors 2 and 3 set sign to the voltage difference U2-U1 charges. As soon as the next control pulse arrives and the contact 6 is briefly connected again, the capacitor discharges primarily via the coil of the relay 8 in a direction that is opposite to the holding current of the relay. The flow through the relay is thereby greatly weakened or even reversed in its direction, as a result of which the relay drops out and its contact 7 opens. When dimensioning the resistors, make sure that the current flowing through resistor 2, relay 8 and current limiting resistor 4 when the control contact is closed remains lower than the response current. After the contact 7 is opened, the charge reversal of the capacitor 5 begins, which is ended after the control contact 6 has opened as soon as the capacitor voltage reaches the value Ui. The relay contact 12 is only closed with every second actuation of the control contact 6. So there is a pulse reduction in the ratio 1: 2. With the aid of the circuit arrangement described, which operates as a flip-flop stage, a binary counting chain can be constructed from any number of elements. The main advantage of the circuit arrangement is that a single contact failure does not lead to a shutdown of the entire .Stufe. If, for example, the self-holding contact of the relay should fail, the relay will not reach its self-holding position, but it must respond with each new control pulse and move its contacts, whereby the error is immediately eliminated. Another significant improvement is that the relay only has simple make contacts instead of changeover contacts. This makes it possible to use commercially available reed relays with contacts that work in a protective gas atmosphere. These contacts allow high switching frequencies and are extremely reliable as the risk of contamination is eliminated. They achieve a service life of more than 109 switchings. Since the masses to be accelerated are much smaller than with normal relays, more than 50 control pulses per second can be processed. This switching frequency, which is extremely high for electromechanical devices, can be achieved not least because the capacitor, as a result of its polarity reversal, manages with a relatively small capacitance for throwing off the relay.