DE1216931B

DE1216931B - Circuit arrangement serving as a timer

Info

Publication number: DE1216931B
Application number: DES94782A
Authority: DE
Inventors: Dr Eckart Maenicke
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1964-12-18
Filing date: 1964-12-18
Publication date: 1966-05-18
Also published as: CH426934A; FR1457809A

Description

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.Circuit Arrangement Serving as a Timer The invention relates to a circuit arrangement serving as a timer with one forming the timing element Bridge circuit in which one diagonal is connected by switching on an operating voltage source when an input signal occurs, a DC voltage is applied, so that on the other diagonal a .Tension arises, which when a certain Value an evaluation device for outputting a delayed value compared to the input signal Output signal influenced.

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.A circuit arrangement serving as a timer is known in which the timing element is built like a bridge circuit .. The bridge circuit has a capacitor in one branch of the bridge and a capacitor in the other branches of the bridge ohmic resistances. As a result, one half of the bridge forms one with one Time constants have voltage dividers, while the other half of the bridge is one unhealthy tension-steeper. -When the known circuit arrangement becomes a DC voltage is impressed on the diagonal of the bridge circuit, - then due to the time constant of the voltage divider forming one half of the bridge the voltage in the display diagonal after a predetermined period of time. the sign switch. To determine this "zero crossing", is on the display diagonal Detector connected, its operating voltage at the ohmic voltage divider is removed. At about the zero crossing of the voltage: the detector energizes a relay; the closing of its contacts contrasts this by a predetermined period of time represents the output signal delayed from the input signal.

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.The known circuit arrangement is disadvantageous in that in the bridge circuit because of the operating voltage tapped at the ohmic voltage divider the higher the power that has to be consumed for the detector, the greater the power Switching capacity of the detector should be; a battery supplying the DC voltage is thus by the known circuit arrangement. , heavily loaded, and the circuit has a great deal of heat generation. Another disadvantage of this circuit arrangement consists in that the output signal .des detector via a contact to further Circuits is transferred, which is due to the known properties of contacts can be disadvantageous.

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.These disadvantages can be avoided in the case of a circuit arrangement serving as a timer with a bridge circuit forming the timing element according to the invention thereby avoiding that between the operating voltage source and the bridge circuit there is a galvanic separation both causing circuit member is and that this circuit member under the Influence of the operating voltage on one diagonal (feed diagonal) of the bridge circuit to be applied DC voltage emits: For a better understanding of the mode of operation of the Circuit arrangement according to the invention is intended below on the properties of a in the manner of a bridge circuit constructed timing element will be discussed in more detail.

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.In FIG. 1 is .a such as a timing element we = 'kende bridge circuit shown. The bridge = schalturig is impressed on one diagonal (feed diagonals), ie on the terminals K1 and K2, the direct voltage U1, which drives the currents 1 1 and 12 through the bridge halves I and II. In the bridge half I is a formed by the series connection of the ohmic resistor R1 and the capacitor C, with a time constant. adhered voltage divider and in the bridge half 1I .ein another voltage divider formed by the series connection of the resistors R 2 and R3. When the direct voltage U1 is switched on, the capacitor C, which is discharged at this point in time, has the resistance O and thus represents a short circuit; the capacitor voltage Uc increases after the on. switch the DC voltage U1, as is known, according to the diagram in FIG. 2 shown curve 1. Since the further voltage divider consisting of the resistors R 2 and R 3 has no time constant, the voltage U2 at the resistor R 2 immediately rises to its full level. The course of this voltage as a function of time t is also shown in the upper diagram in FIG. 2, namely by the curve 2. After a certain, in the F i .g. 2 with t 0, the voltages Uc and U2 match in their amplitude. The time period t0 can be mathematically passed through, the equation describe in which z = C -.k I is the time constant of the in FIG. 1 is illustrated timing element. The equation shows that the length of the duration t0 is independent of the level of the DC voltage U1 applied to one diagonal of the bridge circuit (terminals K1 and K2) and, if the time constant z is not changed, only of the quotient .des in which not with, a voltage divider with a time constant lying resistances depends.

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.After the time t0 has elapsed, the voltage Uc, which continues to rise according to curve 1, is greater than the constant voltage U2 at resistor R 2, i.e. at time t0 the voltage U3 on the display diagonal of the bridge circuit, i.e. the voltage U3 arising at terminals K3 and K4, changes , their polarity. The course of the voltage U3 as a function of the time t is shown in -your: lower 'diagram in FIG the operating voltage source supplying the DC voltage U1 to be applied to the feed diagonal of the bridge circuit, as well as the device evaluating the course of the voltage U3 or the devices connected downstream from these are grounded. In order to avoid equalizing currents flowing over earth, in the known Schaltungsänordnutlg mentioned at the beginning, the output signal is transmitted to downstream devices via the contact of a relay. The disadvantages associated therewith have already been discussed.

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.How these disadvantages can be avoided is shown in FIG. 3 illustrated embodiment of the circuit arrangement according to the invention, serving as a timer: The circuit SG is connected to the supply diagonal formed by the terminals K1 and K2 of the bridge circuit B forming the timing element, which electrically isolates the operating voltage source from the bridge circuit B. . The input signal is fed to the terminals KS and K6 of a switch S, whereby the operating voltage source Ub is switched on. An evaluation device A is connected to the display diagonal of the bridge circuit B forming terminals K3 and K4, which, when a certain value of the voltage U3 generated at this diagonal is reached, is influenced to emit an output signal U4 which is delayed compared to the input signal. After the predetermined period of time has elapsed, the output signal U4 occurs at the terminals K7 and K8 of the evaluation device A. A current trigger, for example, can be used as the evaluation device A.

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.If the operating voltage source of the circuit arrangement according to the invention is a direct voltage source, the circuit element SG is expediently designed as a converter constructed in a known manner from an inverter and a rectifier connected in series with it. Since the rectifier is connected to the secondary winding of the inverter, both the DC voltage U1 applied to the feed diagonal of the bridge circuit B and the voltage U1 applied to the display diagdnalän eütstehetide t13 are galvanically separated from the operating voltage Ub. This ensures that the circuit arrangement serving as a timer also works properly when both the operating voltage source Ub and the evaluation device A are grounded. In addition, there is now the possibility of connecting the circuit arrangement directly to generally .grounded, downstream circuit devices and thus to influence these circuit devices directly with the delayed output signal.

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.The use .the scarf invention = processing arrangement is not üb a designed as a DC voltage source 13etriebsspannungsquelle bound. The operating voltage source can also be an AC voltage source. In this case, the circuit element SG is expediently made up of a transformer and a rectifier.

Als Schaltet S, der beim Auftreten eines Eingangssignals die BetrIebsspannungsquelle Ub einschaltet, ist vorzugsweise ein Transistor verwendet.When S switches the operating voltage source when an input signal occurs Ub turns on, a transistor is preferably used.

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.In FIG. 4. an exemplary embodiment of an evaluation device designed as a current trigger is shown. The current trigger has the two transistors T1 and T'2, designed for example as NPX transistors, whose P-miters are connected to one another and connected to ground. The idol = lectors: the two transistors 11 and T'2 are connected in a known manner via load resistors R 5 and R 6 to the positive pole -h U of an operating voltage source. In the input circuit of the current trigger, that is, between the terminals K3 and K4, the series-connected rectifier elements D 1 and D 2, which are polarized in such a way, that they only have a current in the direction from terminal K4 to terminal K3 .can be flowed through. The rectifier element D 1 is between the emitter and the base of the transistor T1 and the rectifier element D 2 between the base of the transistor T1 and the terminal K3. The resistors R 7 and A8, which are also connected to the base of the transistor T1, generate the base bias for the transistor T1. Another rectifier element D3, which is used to control the transistor T2, is located between the collector of the transistor T1 and the base of the transistor T2. The output signal U4 can be tapped at terminals K7 and K8 of the current trigger.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement serving as a timer with a bridge circuit forming the timing element, with .der to the one diagonal (Feed = diagonal) by switching on an operating voltage source when it occurs of an input signal a DC voltage is applied, so that on the other diagonal (Display diagonal) a voltage arises, which when a certain value is reached an evaluation device for outputting a delayed signal compared to the input signal Output signal influenced, d u r c h marked that between Operating voltage source and bridge circuit a galvanic separation of both causing circuit member is and that this .Schalt member under the influence the operating voltage to one diagonal (feed diagonal) of the bridge circuit to be applied DC voltage emits.

2. Circuit arrangement according to claim 1, in which the operating voltage source is a direct voltage source, characterized in that, that the circuit element consists of an inverter and a rectifier.

3. Circuit arrangement according to the preceding claims, characterized in that that the switching on of the operating voltage source via a preferably transistor trained switch takes place.

4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the operating voltage source is an AC voltage source.

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the circuit element consists of a transformer and a rectifier. 6. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the evaluation device acts as a current trigger is trained. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1117159.