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Als Zeitgeber dienende Schaltungsanordnung Die Erfindung betrifft
eine als Zeitgeber dienende Schaltungsanordnung mit einer das Zeitglied bildenden
Brückenschaltung, bei der an die eine Diagonale durch Einschaltung einer Betriebsspannungsquelle
bei Auftreten eines Eingangssignals eine Gleichspannung angelegt wird, so :daß an
der anderen Diagonalen eine .Spannung entsteht, die bei Erreichen eines bestimmten
Wertes eine Auswerteeinrichtung zur Abgabe eines gegenüber dem Eingangssignal verzögerten
Ausgangssignals beeinflußt.
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Es ist eine als Zeitgeber dienende Schaltungsanordnung bekannt, bei
der das Zeitglied nach Art einer Brückenschaltung aufgebaut ist.. Die Brückenschaltung
weist in einem Brückenzwig einen Kon-,densator und in den übrigen Brückenzweigen
ohmsche Widerstände auf. Infolgedessen bildet die eine Brückenhälfte einen mit einer
Zeitkonstanten behafteten Spannungsteiler, während die andere Bruckenhälfteeinen
ohnischen Spannung-steiler darstellt. -Wird der bekannten Schaltungsanordnung eine
Gleichspannung in der Speisediagonalen der Brückenschaltung eingeprägt,- dann wird
infolge der Zeitkonstante des die eine Brückenhälfte bildenden Spannungsteilers
die Spannung in der Anzeigediagonalen nach einer vorbestimmten Zeitdauer .das Vorzeichen
wechseln. Um diesen »Nulldurchgang« zu bestimmen, ist ,an die Anzeigediagonale ein
Detektor angeschlossen, dessen Betriebsspannung an dem ohms.chen Spannungsteiler
abgenommen wird. Etwa beim Nulldurchgang der Spannung erregt :der Detektor ein Relais;
das Schließen seiner Kontakte stellt das um eine vorbestimmte Zeitdauer gegenüber
dem Eingangssignal verzögerte Ausgangssignal dar.
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Die ,bekannte Schaltungsanordnung ist insofern nachteilig, als in
der Brückenschaltung wegen der an dem ohmschen Spannungsteiler abgegriffenen Betriebsspannung
für den Detektor eine um so höhere Leistung verbraucht werden muß, je ,größer die
Schaltleistung des Detektors sein soll; eine die Gleichspannung liefernde Batterie
wird also durch die bekannte Schaltungsanordnung. ,stark belastet, und die Schaltung
hat eine große Wärmeentwicklung. Ein weiterer Nachteil dieser Schaltungsanordnung
besteht darin, daß das Ausgangssignal .des Detektors über einen Kontakt an weitere
Schaltungen übertragen wird, was auf Grund der bekannten Eigenschaften von Kontakten
nachteilig sein kann.
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Diese Nachteile lassen sich bei einer als Zeitgeber dienenden Schaltungsanordnung
mit einer das Zeitglied bildenden Brückenschaltung gemäß der Erfindung dadurch vermeiden,
daß zwischen Betriebsspannungsquelle und Brückenschaltung ein eine galvanische Trennung
beider veranlassendes Schaltungsglied liegt und daß dieses Schaltglied unter dem
Einfluß der Betriebsspannung die an die eine Diagonale (Speisediagonale) der Brückenschaltung
anzulegende Gleichspannung abgibt: Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung soll im folgenden auf die Eigenschaften- eines
nach Art einer Brückenschaltung aufgebauten Zeitgliedes näher eingegangen werden.
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In der F i g. 1 ist .eine solche als Zeitglied wir=' kende Brückenschaltung
dargestellt. Der Brücken= schalturig wird an der einen Diagonalen (Speisediagonalen),
d. h. an den Klemmen K1 und K2, die Gleichspannung U1 eingeprägt, idie die Ströme
11
und 12 .durch die Brückenhälften I und II treibt. In der Brückenhälfte
I liegt ein von der Reihenschaltung des ohmschen Widerstandes R1 und des Kondensators
C gebildeter, mit einer Zeitkonstanten be-. hafteter Spannungsteiler und in der
Brückenhälfte 1I .ein von der Reihenschaltung der Widerstände R 2 und R3 gebildeter
weiterer Spannungsteiler. Beim Einschalten der Gleichspannung U1 besitzt der zu
diesem Zeitpunkt entladene Kondensator C den Widerstand O und stellt somit einen
Kurzschluß dar; die Kondensatorspannung Uc steigt nach dem Ein-. schalten der Gleichspannung
U1, wie bekannt, gemäß der im oberen Diagramm der F i g. 2 dargestellten Kurve 1
an. Da der aus ,den Widerständen R 2 und R 3 bestehende weitere Spannungsteiler
keine Zeitkonstante besitzt, steigt die Spannung U2 am Widerstand R 2 sofort .auf
ihre volle Höhe an. Der Verlauf dieser Spannung in Abhängigkeit von der Zeit t ist
ebenfalls in dem oberen Diagramm der F i g. 2 dargestellt, und zwar durch die Kurve
2. Nach einer bestimmten, in der F i .g. 2 mit t 0 bezeichneten
Zeitdauer
stimmen die Spannungen Uc und U2 in ihrer Amplitude überein. Die Zeitdauer t0 läßt
sich mathematisch durch ,die Gleichung
beschreiben, in der z = C -.k I die Zeitkonstante des in der F i g. 1 dargestellten
Zeitgliedes ist. Die Gleichung zeigt, daß die Länge der Zeitdauer t0 von -der Höhe
der an die eine Diagonale der trückenschaltung (Klemmen K1 und K2) angelegten-Gleichspannung
U1 unabhängig ist und bei nicht veränderter Zeitkonstante z nur von dem Quotienten
.des in dem nicht mit ,einer Zeitkonstanten behafteten Spannungsteilers
liegenden Widerstände abhängt.
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Nach Ablauf der Zeitdauer t0 ist die gemäß Kurve 1 weiter ansteigende
Spannung Uc größer als die konstante Spannung U2 am Widerstand R 2, d. h., zur Zeit
t0 wechselt die an der Anzeigediagonalen der Brückenschaltung, d. h. .die
an den Klemmen K3 und K4 entstehende Spannung U3, ihre Polarität. Der Verlauf der
Spannung U3 in Abhängigkeit von der zeit t ist in -dein: unteren` Diagramm der F
i g: 2 dargestellt: Die Auswertung des dargestellten Zäitverlaufs der an der Anzeigediagonalen
-der Brückenschaltung entstehenden Spannung UJ bereitet insofern Schwierigkeiten,
als im allgemeinen sowohl die die an die Speisediagonale der Brückenschaltung anzulegende
Gleichspannung U1 liefernde Betriebsspannungsquelle als auch die den Verlauf der
Spaniaung U3 auswertende Einrichtung bzw. die_ dieser nachgeschalteten Einrichtungen
geerdet sin. Um über Erde fließende Ausgleiehströme zu vermäiden, wird bei der eingangs
erwähnten, bekannten Schaltungsänordnutlg das Ausgangssignal über den Kontakt eines
Relais auf nachgeschaltete Einrichtungen übertragen, Über die damit verbundenen
Nachteile ist bereits gesprochen worden.
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Wie sich diese Nachteile vermeiden lassen, zeigt das in der F i g.
3 dargestellte Ausführungsbeispiel der erlllndungsgemägen, als Zeitgeber dienenden
Schaltungsanordnung: An die von den Klemmen K1 und K2 gebildete Speisediagonale
der das Zeitglied bildenden Brückenschaltung B ist das Sch.altun:gs= glied
SG angeschlossen, das die $etriebsspainnungsquelle üb von der Brückenschaltung
B galvanisch trennt. Das Eingangssignal wird an den Klemmen KS und K6 eines
Schalters S zugeführt, wodurch die Einschaltung der Betriebsspannungsquelle Ub erfolgt.
An .die die Anzeigediagonale -der BrückenschaltungB bildenden Klemmen K3 und K4
ist eine Auswerteeinrichtung A angeschlossen, die bei Erreichung eines bestimmten
Wertes der :an dieser Diagonalen -entstehenden Spannung U3 zur Abgabe eines gegenüber
dem Eingangssignal verzögerten Ausgangssignals U4 beeinflußt wird. Nach Ablauf der
vorbestimmten Zeitdauer tritt also an den Klemmen K7 und K8 der Auswerteeinrichtung
A das Ausgangssignal Ü4 auf. Als Auswerteeinrichtung A kann beispielsweise ein Stromtrigger
verwendet werden.
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Wenn die Betriebsspannungsquelle der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
eine Gleichspannungsquelle ist, dann ist das Schaltungsglied SG zweckmäßigerweise
als ein in bekannter Weise aus einem Wechselrichter und einem damit in Reihe geschalteten
Gleichrichter aufgebauter Umrichter ausgebildet. Da der Gleichrichter an die Sekundärwicklung
des Wechselrichtärs angeschlossen ist, ist sowohl die an die Speisediagonale der
Brückenschaltung B angelegte Gleichspannung U1 als auch die an der Anzeigödiägdnalän
eütstehetide Späilnung t13 von der Betriebsspannung Ub galvanisch getrennt. Damit
ist sichergestellt, .daß die als Zeitgeber dienende Schaltungsanordnung auch dann
einwandfrei arbeitet, wenn sowohl die Betriebsspannungsquelle Ub als auch die Auswerteeinrichtung
A ge-
erdet ist. Außerdem besteht nunmehr die Möglichkeit, die Schaltungsanordnung
unmittelbar mit im allgemeinen .geerdeten, nachgeschalteten Schaltungseinrichtungen
zu verbinden und somit diese Schaltungseinrichtungen direkt mit dem verzögerten
Ausgangssignal zu beeinflussen.
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Die Verwendung .der erfindungsgemäßen Schal= tungsanordnung ist nicht
an eine als Gleichspannungsquelle ausgebildete 13etriebsspannungsquelle
üb gebunden. Die Betriebsspannungsquelle kann auch eine Wechselspannungsquelle
sein. In diesem Falle ist das Schaltungsglied SG zweckmäßigerweise aus .einem
Itansförmätor und einem Gleichrichter aufgebaut.
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Als Schaltet S, der beim Auftreten eines Eingangssignals die BetrIebsspannungsquelle
Ub einschaltet, ist vorzugsweise ein Transistor verwendet.
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In der F i g. 4. ist ein Äusführungsbeispiel einer als Stromtrigger
ausgebildeten Auswerteeinrichtung dargestellt. Der Stromtrigger besitzt die beiden
Beispielsweise als NPX-Transistoren ausgeführten Transistoren T1 und T'2, deren
P-mitter miteinander verbunden und an Masse angeschlossen sind. Die Idol= lektoren
:der beiden Transistoren 11 und T'2 sind in bekannter Weise über Arbeitswiderstände
R 5 und R 6 an den positiven Pol -h U einer Betriebsspannungsquelle angeschlossen.
Im Eingangskreis des Stromtriggers, d. h. zwischen .den Klemmen K3 und K4, liegen'
,die in Reihe geschalteten Gleichrichter elemente D 1 und D 2, die derart gepolt
sind,, daß sie nur von einem Strom in Richtung von der Klemme K4 zur Klemme K3 .durchflossen
werden können. Das Gleichrichterelement D 1 liegt zwischen dem Emitter und der Basis
.des Transistors T1 und das Gleichrichterelement D 2 zwischen der Basis des Transistors
T1 und der Klemme K3. Die Wider= stände R 7 und A8, die ebenfalls mit der
Basis des Transistors T1 verbunden sind, erzeugen -die Basisvorspannung für den
Transistor T1. Zwischen dem Kollektor des Transistors T1 und der Basis des Transistors
T2 liegt ein weiteres Gleichrichterelement D3, das zur Steuerung des Transistors
T2 dient. An den Klemmen K7 und K8 des Stromtriggers kann das Ausgangssignal U4
abgegri fen werden.