DE1293212B

DE1293212B - Electronic delay switch

Info

Publication number: DE1293212B
Application number: DEF50267A
Authority: DE
Inventors: Buchholz; Dipl-Ing Hans-Dieter
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Priority date: 1966-09-23
Filing date: 1966-09-23
Publication date: 1969-04-24

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Verzögerungsschalter (Zeitschaltglied) zur Auslösung eines Schaltvorgangs in einem Ausgangskreis mit vorgegebener Zeitverzögerung nach Betätigung eines Schalters, bei welchem bei Betätigung des Schalters ein Kondensator über einen ohmschen Widerstand an eine feste Ladespannung angelegt wird und bei welchem von der Kondensatorspannung über eine Diode die Steuerelektrode eines gesteuerten Gleichrichters beaufschlagt wird, von welchem der Schaltvorgang auslösbar ist, und bei dem dieser Gleichrichter in Reihe mit dem Schalter und der Last liegt: Es sind Zeitschaltglieder bekannt, die mit Thermorelais arbeiten. Durch den Einschaltvorgang wird nicht sofort der gewünschte Schaltvorgang ausgelöst, sondern eine Heizvorrichtung angeschaltet. Diese Heizvorrichtung beheizt einen Bimetallkontakt oder einen Bimetallauslöser, der mit Verzögerung anspricht und dann erst den eigentlichen Schaltvorgang auslöst. Andere Zeitschaltglieder bewirken die Zeitverzögerung mittels eines Uhrwerkes oder beruhen auf der Ausnutzung der Induktivität.eines Relais.The invention relates to an electronic delay switch (timer) for triggering a switching process in an output circuit with a specified time delay after actuation of a switch, in which, when the switch is actuated, a capacitor is applied to a fixed charging voltage via an ohmic resistor and at which of the capacitor voltage via a diode the control electrode of a controlled Rectifier is acted upon, from which the switching process can be triggered, and where this rectifier is in series with the switch and the load: there are Timers known that work with thermal relays. By the switch-on process the desired switching process is not triggered immediately, but a heating device turned on. This heating device heats a bimetal contact or a bimetal trigger, which responds with a delay and only then triggers the actual switching process. Other timers cause the time delay by means of a clockwork or are based on the utilization of the inductance of a relay.

Diese Zeitschaltglieder haben Nachteile bei schnell aufeinanderfolgenden Aus- und Einschaltvorgängen. Wenn beispielsweise bei einem Bimetallschalter eine erste Einschaltung erfolgt, so wird der Bimetallschalter erwärmt.These time switching elements have disadvantages in the case of rapidly successive ones Switch-off and switch-on processes. For example, if a bimetal switch the first time it is switched on, the bimetallic switch is heated.

Er bleibt auch nach dem Ausschalten noch eine Weile warm, und wenn kurz nach dem Ausschalten eine erneute Einschaltung erfolgt, dann wird der Schaltvorgang mit wesentlich geringerer Verzögerung erfolgen als bei dem ersten Einschalten. Es steht nicht mehr die volle Verzögerungszeit zur Verfügung. Das ist für manche Anwendungen nachteilig.It stays warm for a while even after it has been switched off, and when it does it is switched on again shortly after switching off, then the switching process is started take place with a much shorter delay than when switching on for the first time. It the full delay time is no longer available. That is for some uses disadvantageous.

Es ist eine Schaltungsanordnung bekannt, bei welcher von dem Schalter ein Kondensator über einen ohmschen Widerstand an eine feste Ladespannung angelegt wird. Die Kondensatorspannung steuert unmittelbar eine Vierschichtdiode, die bei einer vorgegebenen Kondensatorspannung durchschlägt. Über die Vierschichtdiode und einen Widerstand wird der Kondensator entladen. Gleichzeitig wird ein gesteuerter Gleichrichter geschaltet, der den Laststromkreis schließt. Die Durchschlagspannung von Vierschichtdioden liegt über 20 Volt. Die vorbekannte Schaltung kann daher nur mit Spannungen über 20 Volt arbeiten. Es ist aber häufig erforderlich, ein solches Zeitschaltglied auch mit geringeren Spannungen zu benutzen. Bei der bekannten Anordnung erfolgt weiterhin der Entladevorgang des Kondensators gemäß der Zeitfunktion des von dem Kondensator und dem Widerstand gebildeten RC-Gliedes. Die Entladezeit kann nicht beliebig kurz gemacht werden. Der steuerbare Gleichrichter benötigt eine gewisse Zeit; während der die Spannung an der Zündelektrode liegen muß, um zu zünden. Bei Verkleinerung des Widerstandes, über den die Entladung des Kondensators erfolgt - und damit eine Beschleunigung des Entladevorganges -, besteht bei der bekannten Anordnung die Gefahr, daß der steuerbare Gleichrichter gar nicht zündet.A circuit arrangement is known in which the switch a capacitor is connected to a fixed charging voltage via an ohmic resistor will. The capacitor voltage directly controls a four-layer diode that contributes a given capacitor voltage breaks down. About the four-layer diode and a resistor will discharge the capacitor. At the same time a controlled Rectifier connected, which closes the load circuit. The breakdown voltage of four-layer diodes is above 20 volts. The previously known circuit can therefore only work with voltages above 20 volts. But it is often necessary to have one Timers can also be used with lower voltages. With the known arrangement the capacitor continues to discharge according to the time function of the RC element formed by the capacitor and the resistor. The discharge time can cannot be made arbitrarily short. The controllable rectifier needs a certain Time; during which the voltage at the ignition electrode must be in order to ignite. at Reduction of the resistance through which the capacitor discharges - and thus an acceleration of the discharge process - exists with the known Arrangement there is a risk that the controllable rectifier will not ignite at all.

Es ist weiterhin eine Schaltungsanordnung bekannt, welche Impulse nach ihrer Dauer zu unterscheiden gestattet. Ein Eingangsimpuls soll zu einem Ausgangsimpuls führen, wenn seine Zeitdauer einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Es soll aber kein Ausgangsimpuls erscheinen, wenn die Zeitdauer des Eingangsimpulses unter dem vorgegebenen Grenzwert liegt. Zu diesem Zweck wird von dem Eingangsimpuls ein Schalter umgeschaltet. Dieser Schalter legt in Ruhestellung einen Kondensator an Masse und in seiner anderen Stellung, in die er durch den Impuls gebracht wird, über einen Ladewiderstand an eine einstellbare Ladespannung. Die Kondensatorspannung steuert über eine Zenerdiode einen Transistor. Wenn die Impulsdauer den vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wird während der Dauer des Impulses der Kondensator auf eine Spannung aufgeladen, welche die Durchbruchspannung der Zenerdiode überschreitet. Es wird dann der Transistor durchgesteuert, und es entsteht ein Ausgangsimpuls. Bei kürzerer Impulsdauer der Eingangsimpulse wird der Kondensator während der Impulsdauer nur auf eine solche Spannung aufgeladen, daß die Zenerdiode gesperrt bleibt und damit auch der Transistor gesperrt ist. Impulse kürzerer Impulsdauer werden durch diese Schaltung somit unterdrückt. Bei dieser Anordnung ist der Transistor nur so lange leitend, wie die Kondensatorspannung die Durchbruchspannung der Zenerdiode überschreitet. Nach Aufhören des Eingangsimpulses bleibt jedoch der Transistor noch so lange leitend, bis der Kondensator unter diese Durchbruchspannung entladen worden ist. Das Ausgangssignal fällt somit bei Umschalten des Schalters nicht sofort weg. Andererseits kann es geschehen, daß bei schnell sich wiederholenden Schaltvorgängen der Kondensator bei der erneuten Umschaltung des Schalters noch nicht vollständig entladen ist, so daß nicht die volle Verzögerungszeit zur Verfügung steht.There is also a circuit arrangement known which pulses to differentiate according to their duration. An input pulse should become an output pulse lead when its duration exceeds a predetermined limit value. It should but no output pulse will appear if the duration of the input pulse is below the specified limit value. For this purpose, a Switch switched. This switch applies a capacitor in the rest position Mass and in its other position, into which it is brought by the impulse, via a charging resistor to an adjustable charging voltage. The capacitor voltage controls a transistor via a zener diode. If the pulse duration is the specified If the limit value is exceeded, the capacitor will open for the duration of the pulse charged a voltage that exceeds the breakdown voltage of the Zener diode. The transistor is then turned on and an output pulse is generated. If the pulse duration of the input pulses is shorter, the capacitor is used during the pulse duration only charged to such a voltage that the Zener diode remains blocked and so that the transistor is also blocked. Pulses of shorter pulse duration are passed through this circuit is thus suppressed. With this arrangement the transistor is just like that long conductive, like the capacitor voltage the breakdown voltage of the Zener diode exceeds. However, after the input pulse has stopped, the transistor still remains Conductive until the capacitor has been discharged below this breakdown voltage is. The output signal does not disappear immediately when the switch is switched. On the other hand, it can happen that with rapidly repeating switching processes the capacitor is not yet complete when the switch is switched over again is discharged, so that the full delay time is not available.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zeitschaltglied zu schaffen, das eine vernachlässigbare Erholzeit hat, bei dem also bei jedem Einschaltvorgang unabhängig von der Vorgeschichte die volle Verzögerungszeit zwischen Einschaltung und Auslösung des Schaltvorganges zur.Verfügung steht.The invention is based on the object of creating a time switch element that has a negligible recovery time, i.e. every time it is switched on the full delay time between switch-on, regardless of the previous history and triggering the switching process is available.

Ausgehend von einem Zeitschaltglied der eingangs erwähnten Art besteht die Erfindung darin, daß als Diode in bekannter Weise eine Zenerdiode vorgesehen ist und daß der gesteuerte Gleichrichter gleichzeitig die Basis eines zu dem Kondensator parallelliegenden Transistors im durchsteuernden Sinne beaufschlagt.Based on a time switch element of the type mentioned above the invention is that a Zener diode is provided as a diode in a known manner and that the controlled rectifier is at the same time the base of one to the capacitor applied parallel transistor in the controlling sense.

Bei einer solchen Schaltungsanordnung wird nach Schließen des Schalters der gesteuerte Gleichrichter an Spannung gelegt. Der Ausgangskreis ist jedoch noch nicht geschlossen, da der gesteuerte Gleichrichter noch nicht gezündet ist. Das Zünden des gesteuerten Gleichrichters erfolgt nach Aufladen des Kondensators auf die Durchbruchspannung der Zenerdiode. Wenn der Gleichrichter gezündet ist, bleibt der Ausgangskreis über den gesteuerten Gleichrichter geschlossen, so lange wie der besagte Schalter geschlossen ist, und zwar unabhängig von der an der Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters anliegenden Spannung. Mit dem Zünden des gesteuerten Gleichrichters wird andererseits ein Transistor durchgesteuert, durch den der Kondensator entladen und ständig kurzgeschlossen wird. Es ist also in diesem Zustand der Ausgangskreis über den Schalter und den gezündeten, gesteuerten Gleichrichter geschlossen. Der Kondensator ist über den Transistor kurzgeschlossen, solange wie der gesteuerte Gleichrichter leitend ist.In such a circuit arrangement, after closing the switch voltage is applied to the controlled rectifier. However, the starting circle is still not closed because the controlled rectifier has not yet ignited. That The controlled rectifier is ignited after the capacitor has been charged the breakdown voltage of the zener diode. If the rectifier is ignited, remains the output circuit is closed via the controlled rectifier as long as the said switch is closed, regardless of the one on the control electrode voltage applied to the controlled rectifier. With the ignition of the controlled On the other hand, the rectifier turns on a transistor through which the capacitor discharged and constantly short-circuited. So in this state it is the starting circle Closed via the switch and the ignited, controlled rectifier. Of the Capacitor is short-circuited across the transistor as long as the controlled one Rectifier is conductive.

Bei öffnen des Schalters wird der Ausgangskreis sofort unterbrochen. Gleichzeitig wird damit die Versorgungsspannung von dem gesteuerten Gleichrichter weggenommen, so daß der gesteuerte Gleichrichter wieder in seinen Sperrzustand kommt. Der Transistor sperrt dann ebenfalls. Der Kondensator ist entladen. Die Schaltungsanordnung ist also sofort wieder in ihrem Ausgangszustand, so daß bei erneutem Schließen des Schalters die volle Zeitverzögerung wirksam wird. Das ist möglich, weil durch Verwendung eines gesteuerten Gleichrichters der Kondensator nach Schließen des Schalters und Zünden des gesteuerten Gleichrichters über den Transistor entladen werden kann, ohne daß sich dabei an dem Schaltzustand des gesteuerten Gleichrichters etwas ändert. Andererseits erfolgt ein Entladen des Kondensators über den Transistor erst in dem Augenblick, wo der gesteuerte Gleichrichter tatsächlich gezündet hat. Es kann also nicht vorkommen, daß bei zu schneller Entladung des Kondensators der gesteuerte Gleichrichter überhaupt nicht zündet, wie das bei einer bekannten Anordnung möglich wäre. Das Abschalten des Ausgangskreises erfolgt unmittelbar durch den Schalter und nicht durch Beeinflussung des Ladezustandes des Kondensators, wie bei einer weiteren der geschilderten bekannten Anordnungen.When the switch is opened, the output circuit is interrupted immediately. At the same time the supply voltage from the controlled Rectifier removed so that the controlled rectifier is back in its Lock state is coming. The transistor then also blocks. The capacitor is discharged. The circuit arrangement is immediately back in its initial state, so that when the switch is closed again, the full time delay takes effect. That is possible because by using a controlled rectifier the capacitor after closing the switch and igniting the controlled rectifier via the Transistor can be discharged without affecting the switching state of the controlled Rectifier changes something. On the other hand, the capacitor is discharged through the transistor only at the moment when the controlled rectifier actually has ignited. So it cannot happen that the capacitor discharges too quickly the controlled rectifier does not ignite at all, as is the case with a known one Arrangement would be possible. The output circuit is switched off immediately the switch and not by influencing the state of charge of the capacitor, such as in another of the known arrangements described.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgende an Hand der Abbildungen beschrieben.An embodiment of the invention is shown below with reference to the Illustrations described.

F i g. 1 zeigt ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Zeitschaltgliedes; F i g. 2 bis 5 zeigen Signalverläufe zur Erläuterung der Erfindung.F i g. 1 shows a circuit diagram of the time switch element according to the invention; F i g. 2 to 5 show signal curves for explaining the invention.

Der Einschaltvorgang erfolgt durch einen Schalter S im Zeitpunkt t=0. Der auszulösende Schaltvorgang ist das Anziehen eines Relais RL, das mit einer vorgegebenen Zeitverzögerung TV (F i g. 2 bis 5) nach dem Schließen des Schalters S erfolgen soll. Wenn der Schalter S schließt, ist das Relais RL noch über den gesperrten Thyristor Th vom Schalter S getrennt und zieht also noch nicht an. Es wird aber über einen hinter dem Schalter S anliegenden einstellbaren Widerstand R ein Kondensator C aufgeladen (F i g. 2). Wenn der Kondensator .C auf die Zenerspannung UZ einer Zenerdiode Z aufgeladen wird, die über einen Widerstand R1 zwischen dem Kondensator C und der Steuerelektrode des Thyristors Th liegt, dann wird die Zenerdiode Z leitend und hierüber der Thyristor Th gezündet. über den Thyristor Th liegt jetzt das Relais RL an Spannung (F i g. 4) und zieht an. Gleichzeitig wird eine positive Spannung auf die Basis des Transistors Tr gegeben, der mit Emitter und Kollektor parallel zu dem Kondensator C, liegt. Hierdurch wird der Transistor Tr leitend und der Kondensator C wird schlagartig entladen (F i g. 5). Dann liegt zwar keine Spannung mehr an der Steuerelektrode des Thyristors Th. Der Thyristor Th bleibt aber leitend, solange der Schalter S geschlossen bleibt. Da der Transistor Tr leitend bleibt, lädt sich der Kondensator C auch nicht wieder auf.The switch-on process is carried out by a switch S at time t = 0. The switching process to be triggered is the pulling-in of a relay RL, which is to take place with a predetermined time delay TV (FIGS. 2 to 5) after the switch S is closed. When the switch S closes, the relay RL is still separated from the switch S via the blocked thyristor Th and therefore does not yet pick up. However, a capacitor C is charged via an adjustable resistor R located behind the switch S (FIG. 2). When the capacitor .C is charged to the Zener voltage UZ of a Zener diode Z, which is connected via a resistor R1 between the capacitor C and the control electrode of the thyristor Th, the Zener diode Z becomes conductive and this ignites the thyristor Th. The relay RL is now connected to voltage via the thyristor Th (FIG. 4) and picks up. At the same time, a positive voltage is applied to the base of the transistor Tr, the emitter and collector of which is parallel to the capacitor C i. As a result, the transistor Tr becomes conductive and the capacitor C is suddenly discharged (FIG. 5). Then there is no longer any voltage at the control electrode of the thyristor Th. The thyristor Th remains conductive as long as the switch S remains closed. Since the transistor Tr remains conductive, the capacitor C does not recharge either.

Wenn der Schalter S auch nur kurzzeitig öffnet, dann fällt das Relais RL ab. Wird der Schalter S anschließend wieder geschlossen, dann ist der Thyristor wieder zunächst gesperrt. Es muß erst wieder der Kondensator C auf die Zenerspannung UZ aufgeladen werden, bevor das Relais RL wieder in der beschriebenen Weise zum Anziehen gebracht wird.If the switch S opens even briefly, the relay drops RL from. If the switch S is then closed again, then the thyristor is blocked again initially. The capacitor C must first return to the Zener voltage UZ are charged before the relay RL again in the manner described Dressing is brought.

Ein Zeitglied dieser Art findet beispielsweise Verwendung bei der Einschaltung von automatischen Flugreglern, bei denen eine definierte Einschaltzeit unbedingt erforderlich ist, weil in dieser Zeit bestimmte Rechenprogramme ablaufen und Synchros eingestellt werden, um ein stoßfreies Einkuppeln des Reglers zu ermöglichen.A timing element of this type is used, for example, in the Activation of automatic flight controls for which a defined activation time is absolutely necessary because certain computer programs run during this time and synchros can be set to enable smooth coupling of the controller.

Claims

Claim: Electronic delay switch for triggering of a switching process in an output circuit with a specified time delay Actuation of a switch in which, when the switch is actuated, a capacitor is applied to a fixed charging voltage via an ohmic resistor and at which of the capacitor voltage via a diode the control electrode of a controlled Rectifier is acted upon, from which the switching process can be triggered, and in which this rectifier is in series with the switch and the load, thereby characterized in that a Zener diode is provided as a diode in a known manner and that the controlled rectifier (Th) is at the same time the base of the capacitor (C) applied parallel transistor (Tr) in the controlling sense.