DE1537858C - Circuit arrangement for achieving defined switching times for shutdown processes in telecommunications, in particular remote intercom systems - Google Patents
Circuit arrangement for achieving defined switching times for shutdown processes in telecommunications, in particular remote intercom systemsInfo
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Description
In Fernmelde-, insbesondere Femsprechanlagen werden magnetische Relais mit einer Vielzahl von Kontakten verwendet, die es ermöglichen, eine der Kontaktzahl entsprechende Zahl von Schaltvorgängen in Abhängigkeit vom Erregungszustand des Relais auszulösen. Beim Schließen oder öffnen des Erregerstromkreises für solch ein Relais erfolgt der Stromanstieg bzw. Stromabfall nach einer bekannten e-Funktion, die sich nach unendlich langer £eit asymptotisch dem durch Betriebsspannung und Widerstand des Erregerstromkreises bestimmten Maximalwert bzw. beim öffnen des Erregerstromkreises dem Stromwert Null nähert. Das Relais spricht dabei bereits nach einer wesentlich kürzeren Zeit, nämlich bei Erreichen des Ansprechstromes, an und fällt auch nach einer wesentlich kürzeren Zeit, nämlich bei Unterschreiten des Haltestromes, ab. Es ist nun bekannt, durch besondere Schaltmaßnahmen die Ansprech- bzw. die Abfallzeit eines Relais in der einen oder anderen Richtung zu beeinflussen.In telecommunications, especially telephone systems, magnetic relays are used with a large number of Contacts are used that allow a number of switching operations corresponding to the number of contacts to be triggered depending on the excitation state of the relay. When closing or opening the excitation circuit for such a relay the current rise or fall takes place according to a known e-function, which, after an infinitely long time, is asymptotically determined by the operating voltage and resistance of the Excitation circuit specific maximum value or when opening the excitation circuit the current value Approaching zero. The relay speaks after a much shorter time, namely when it is reached of the response current, and also falls after a much shorter time, namely when the value falls below the threshold of the holding current. It is now known, through special switching measures, the response or the To influence the fall time of a relay in one direction or the other.
Bei Verwendung von Relais, bei denen alle Kontakte durch einen gemeinsamen Anker betätigt werden, erfolgt das Auslösen der einzelnen durch die Relaiskontakte gesteuerten Schaltvorgänge allgemein gleichzeitig, unabhängig davon, ob durch besondere Schaltmaßnahmen die Ansprech- bzw. die Äbfallzeit des Relais verzögert wird oder nicht.When using relays in which all contacts are actuated by a common armature, the individual switching processes controlled by the relay contacts are generally triggered at the same time, regardless of whether the response or fall time is due to special switching measures of the relay is delayed or not.
Verwendet man dagegen Relais mit Einzelankerkontakten — gemeint sind Relais, bei denen die einzelnen Kontakte durch je einen individuellen Anker betätigt werden oder deren Kontakte den Anker selbst bilden —, so ist gerade bei verzögert geschalteten Relais ein gleichzeitiges Schließen bzw. öffnen der Kontakte nicht gegeben. Die Ansprech- und Abfallzeiten der Einzelankerkontakte streuen derartig, daß der ordnungsgemäße Funktionsablauf erheblich gestört werden kann. Die Ursachen dieser Streuungen in den Anzugs- bzw. Abfallzeiten bei Relais mit Einzelankerkontakten liegen einmal in der diesem Relais eigenen Konstruktion und zum anderen in der Schwierigkeit, Magnetbleche mit in der kleinsten Volumeneinheit vollkommen gleichen elektrischen und magnetischen Werten herzustellen. Bei den Relais mit Einzelankerkontakten verläuft der magnetische Kreis getrennt über die den einzelnen Kontakten individuell zugeordneten Anker, von denen beispielsweise vier von einer gemeinsamen Erregerspule umschlossen werden. Es ist dabei mit wirtschaftlichen Mitteln unmöglich, die einzelnen magnetischen Kreise in ihren magnetischen und elektrischen Werten vollkommen gleich auszubilden. Die geringste Uneinheitlichkeit der Magnetbleche, unterschiedliche Luftspalte, unterschiedliche Federkräfte, unterschiedliche bewegte Massen der Anker sind, obwohl die einzelnen Abweichungen sich in sehr engen Toleranzen bewegen, Ursachen, die in ihrer Gesamheit zu uneinheitlichen magnetischen Kreisen und damit zur Streuung in den Anzugs- bzw. Abfallzeiten der Einzelankerkontakte führen.If, on the other hand, one uses relays with individual armature contacts - what are meant are relays in which the individual Contacts are operated by an individual armature or their contacts the armature form themselves - so there is a simultaneous closing or opening, especially with delayed relays of contacts not given. The response and fall times of the individual armature contacts vary in such a way that that the proper functioning can be significantly disturbed. The causes of these dispersions in the pick-up and drop-out times for relays with single armature contacts are once in this Relay own construction and on the other hand in the difficulty of using magnetic sheets in the smallest Unit of volume to produce completely the same electrical and magnetic values. With the relays With individual armature contacts, the magnetic circuit runs separately over the individual contacts individually assigned armature, of which, for example, four from a common excitation coil be enclosed. It is impossible with economic means to separate the individual magnetic circuits to train in their magnetic and electrical values completely the same. The slightest inconsistency of the magnetic sheets, different air gaps, different spring forces, different Moving masses of the armature are, although the individual deviations move within very narrow tolerances, Causes which in their entirety lead to inconsistent magnetic circles and thus to scattering in lead to the pick-up and drop-out times of the individual armature contacts.
Vergrößert wird der so bedingte Streubereich für die Abfall- und Anzugszeiten noch durch folgende Erscheinung: Fällt z. B. ein Anker eines erregten Relais ab, so vergrößert sich der Widerstand in dessen magnetischem Kreis erheblich, was eine Flußerhöhung in den übrigen, noch geschlossenen Ankerkreisen zur Folge hat. ,Die weitere Folge ist, daß die restlichen geschlossenen Anker erst bei niedrigeren Werten des Abfallstromes öffnen. Bei der geringen Steilheit der Stromkurve in ihrem asymptotisch gegen Null gehenden Teil ergeben sich dadurch erhebliche Zeitdifferenzen. Analog hierzu verhält es sich beim Anziehen des Relais.The resulting spread for the fall and rise times is increased by the following Appearance: B. from an armature of an energized relay, the resistance increases in it magnetic circuit considerably, which increases the flux in the remaining, still closed armature circuits Consequence. , The further consequence is that the remaining closed anchors only at lower values of the Open the waste stream. With the low steepness of the current curve in its asymptotically approaching zero In some cases, this results in considerable time differences. The same applies to tightening of the relay.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist es bereits bekannt, das verzögerte . Relais mit einem unverzögerten Hilfsrelais als Folgerelais zu koppeln, dessen Kontakte dann annähernd gleichzeitig betätigt werden. Häufig ist aber das den Verzögerungsvorgang auslösende Anlaßrelais gleichfalls verzögert geschattet. Beispielsweise kann es bei höheren Spannungen hotwendig sein, zur Funkenlöschung einen Kondensator parallel zum Relais zu schalten, was zwangsweise zu einer Verzögerung führt. Zum anderen können bestimmte Zeitbedingungen an die vom Anlaßrelais eingeleiteten Schaltvorgänge gestellt werden, die eine Verzögerungsschaltung bedingen. Durch das verzögert geschaltete Anlaßrelais kann der Zeitpunkt, zu dem der den Verzögerungsvorgang auslösende Kontakt öffnet, erheblich streuen und der Funktiohsablauf dadurch gestört werden. Dies könnte zwar durch eine weitere Zwischenschaltung eines Hilfsrelais analog der bekannten Lösung vermieden werden, die Folge wäre jedoch ein noch größerer Aufwand und ein unübersichtlicherer Schaltungsaufbau. .To avoid these difficulties, it is already known that the delayed. Relay with a to couple an instantaneous auxiliary relay as a slave relay, the contacts of which are then actuated almost simultaneously will. Often, however, the starting relay that triggers the delay is also shaded with a delay. For example, at higher voltages it may be necessary to use a capacitor for spark quenching parallel to the relay, which inevitably leads to a delay. On the other hand certain time conditions can be set for the switching processes initiated by the starter relay, which require a delay circuit. Due to the delayed start relay, the point in time can be to which the contact triggering the delay process opens, spread considerably and the Functional processes are disturbed as a result. This could be done by inserting a further Auxiliary relays analogous to the known solution can be avoided, but the consequence would be even greater Effort and a confusing circuit structure. .
Zweck der Erfindung ist es nun, eine Schaltungsanordnung mit möglichst geringem Aufwand zu schaffen, die trotz Streuungen in den Abfallzeiten der Einzelanker von verzögert geschalteten Relais mit Einzelankerkontakten das gleichzeitige Auslösen von durch diese Kontakte gesteuerten Schaltvorgängen zu einem annähernd genau definierten Zeitpunkt ermöglicht, und zwar auch dann, wenn das Anlaßrelais zur Ansteuerung des verzögert geschalteten Relais selbst ein verzögert geschaltetes Relais mit Einzelankerkontakten ist.The purpose of the invention is now to provide a circuit arrangement with as little effort as possible create that, despite variations in the fall times of the individual armatures of delayed-switched relays with Single armature contacts allow the simultaneous triggering of switching processes controlled by these contacts allows an approximately precisely defined point in time, even when the starter relay to Control of the delayed switched relay itself a delayed switched relay with single armature contacts is.
Ein weiterer Zweck der Anordnung liegt darin, den definierten Schaltzeitpunkt, durch eine einfache Regelschaltung über einen verhältnismäßig großen Regelbereich verändern zu können.Another purpose of the arrangement is to set the switching point in time by means of a simple control circuit to be able to change over a relatively large control range.
Dies wird dadurch erreicht, daß die Auslösung des Arbeitsrelais von mehreren Kontakten des Steuerrelais abhängig ist, daß diese Steuerkontakte in einem dem Arbeitsrelais zugeordneten, aus Widerständen und einem Kondensator bestehenden Verzögerungsnetzwerk mit mehreren Entladestromkreisen bzw. Ladestromkreisen liegen, daß die Zeitkonstanten der einzelnen Entlade- bzw. Ladekreise so dimensioniert sind, daß unabhängig von der zeitlichen Reihenfolge, mit der die einzelnen Steuerkontakte wirksam werden, die durch das Arbeitsrelais auszulösende Schaltfunktion jeweils nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne eingeleitet wird.This is achieved by triggering the working relay from several contacts on the control relay depends on the fact that these control contacts are in one of the working relays associated with resistors and a capacitor existing delay network with several discharge circuits or Charging circuits lie in such a way that the time constants of the individual discharging or charging circuits are dimensioned are that regardless of the chronological order with which the individual control contacts become effective, the switching function to be triggered by the working relay after a specified one has expired Period of time is initiated.
Durch die Verwendung mehrerer Steuerkontakte an Stelle des sonst üblichen einzigen Steuerkontaktes kann die durch die Streuung der einzelnen Kontakte bedingte Auslöseverzögerung beachtlich herabgesetzt werden. Die noch verbleibende Auslöseverzögerung wird durch entsprechende Dimensionierung der Entlade- bzw. Ladestromkreise weitgehend kompensiert. Bei zwei zur Verfugung stehenden Steuerkontakten kann dies dadurch geschehen, daß ein Steuerkontakt der unmittelbaren Steuerung des Arbeitsrelais dient, während der andere die Umschaltung der Entladebzw. Ladestromkreise für den Kondensator bewirkt. Stehen mehr als zwei Steuerkontakte zur Verfügung, so können sie paarweise oder auch in größerer An-By using several control contacts instead of the usual single control contact can considerably reduce the release delay caused by the scattering of the individual contacts will. The remaining release delay is calculated by dimensioning the discharge or charging circuits largely compensated. With two available control contacts this can be done by having a control contact directly controlling the working relay, while the other is to switch the discharge or Charging circuits for the capacitor causes. If more than two control contacts are available, they can be used in pairs or in larger numbers.
zahl parallel oder in Reihe geschaltet werden, wodurch die ursprüngliche Streuung noch weiter eingeschränkt wird. Je nach Auslegung und Zweck der Schaltung ist dann entweder der zuerst oder der zuletzt öffnende Kontakt für den nachfolgenden zeitlichen Ablauf bestimmend.number can be connected in parallel or in series, which further limits the original spread will. Depending on the design and purpose of the circuit, either the first or the last opening is then Contact determining the subsequent timing.
Dieses Prinzip kann auch auf die Kontakte des Arbeitjrelais angewendet werden, indem sie z.B. parallel geschaltet werden und dadurch erst der zuletzt öffnende d,en Abfallzeitpunkt bestimmt; denn erfahrungsgemäß ist die Streuung des Abfallzeitpunktes des letzten Kontaktes sehr gering.This principle can also be applied to the contacts of the working relay by e.g. connected in parallel and only thereby determines the last opening d, en fall time; then Experience has shown that the spread of the fall time of the last contact is very small.
Die Zeitkonstanten der Verzögerungskreise sind innerhalb bestimmter Grenzen durch veränderliche Widerstände einstellbar, wodurch der Abfallzeitpunkt geregelt werden kann. Dieser Regelbereich wird insbesondere dadurch sehr groß, daß während der Arbeitsphase des Relais die volle Spannung am Kondensator liegt.The time constants of the delay circuits are variable within certain limits Resistances adjustable, whereby the drop-out point can be regulated. This control range is particularly very large because the full voltage on the capacitor during the working phase of the relay located.
Die Erfindung sei nun an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Im einzelnen zeigtThe invention is now based on the in the drawing illustrated embodiments explained in more detail. In detail shows
F i g. 1 eine Schaltungsanordnung, bei der die Abfallverzögerung durch Entladen eines Kondensators bewirkt wird.F i g. 1 shows a circuit arrangement in which the drop-out delay by discharging a capacitor is effected.
Fig. 2 und 3 den Stromverlauf am Relais B der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 bei unterschiedlicher Reihenfolge im Wirksamwerden der Steuerkontakte und2 and 3 show the current curve at relay B. the circuit arrangement according to FIG. 1 if the order in which the Control contacts and
F i g. 4 eine Schaltungsanordnung, bei der die Abfallverzögerung durch Laden eines Kondensators bewirkt wird.F i g. 4 shows a circuit arrangement in which the drop-out delay by charging a capacitor is effected.
In F i g. 1 ist angenommen, daß zwei Anlaßkoritakte al und al von einem verzögert geschalteten Anlaßrelais A mit Einzelankerkontakten betätigt werden. Dadurch ist die Reihenfolge des Abfalls der beiden Kontakte unbestimmt. Vor Abfall eines der beiden Kontakte ist der Kondensator C bei langer erregtem Relais A voll auf die Spannung U aufgeladen, der Kondensatorstrom ic = 0. Der interessierende Strom iB durch das Relais B ist durchIn Fig. 1 it is assumed that two Anlaßkoritakte are al and al actuated by a delayed-connected starter relay A single anchor contacts. As a result, the order in which the two contacts drop is indeterminate. Before one of the two contacts drops, the capacitor C is fully charged to the voltage U if the relay A is excited for a long time, the capacitor current i c = 0. The current i B through the relay B is through
verlauf derart erfolgen kann, daß der Abfallwert annähernd immer zum selben Zeitpunkt t^ erreicht wird, unabhängig davon, wie groß die zeitliche Differenz t2 — tx ist. Bei Erreichen des Abfallwertes fällt zum Zeitpunkt ίώ das Relais B ab, dadurch öffnen die Kontakte fei bis 64.can take place in such a way that the decrease value is almost always reached at the same point in time t ^ , regardless of how great the time difference t 2 -t x is. When the drop value is reached, relay B drops out at time ί ώ , which means that contacts fei to 64 open.
Es sei nun der Fall betrachtet, daß Kontakt al zuerst öffnet. Die Spannung Uc am Kondensator C vor öffnen war wieder gleich der Batteriespannung U, nach öffnen von al geht sie gegenNow consider the case that contact al opens first. The voltage U c on the capacitor C before opening was again equal to the battery voltage U, after opening al it goes against
Uc=U- o *' Uc = U- o * '
Beim öffnen von al tritt am Kondensator C ein Stromsprung auf, der sich zum stationären Strom iBS, addiert. Dann geht iB wieder nach einer e-Funktion und mit einer ZeitkonstantenWhen al is opened , a jump in current occurs at capacitor C, which is added to the steady-state current i BS . Then i B goes back to an exponential function and with a time constant
1B ~~ 1BSt — 1 B ~~ 1 BSt -
RB + RlR B + Rl
bestimmt. Als erster Fall sei nun angenommen, daß der Kontakt a 1 zum Zeitpunkt i, abfällt. Dann wird sich der Kondensator C mit einer Zeitkonstanten definitely. As a first case, let us now assume that contact a 1 drops out at time i. Then the capacitor C will be with a time constant
45 gegen den Wert iBS<. Fällt nun auch der Kontakt α 1 ab, so macht iB einen Sprung nach unten. 45 against the value i BS < . If the contact α 1 also drops, i B makes a jump downwards.
Der Stromwert, auf den dieser Sprung führt, ist durch die augenblickliche Kondensatorspannung und durch die Widerstände Rv und RB bestimmt. Die einzelnen Widerstände der Entladestromkreise sind nun so dimensioniert, daß dieser Stromsprung annähernd wieder auf die e-Kurve führt, die durch die Zeitkonstante T2 und durch die Bedingung bestimmt ist, daß zum Zeitpunkt t^ der Strom iB = iah sein muß. Der Verlauf von iB in Abhängigkeit von der Zeit ist für diesen Fall in F i g. 3 gezeigt. Aus den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, daß die Zeit tab unabhängig von der Abfallreihenfolge und der Differenz der einzelnen Abfallzeitpunkte der Kontakte über weite Bereiche annähernd konstant bleibt.The current value to which this jump leads is determined by the instantaneous capacitor voltage and the resistors R v and R B. The individual resistances of the discharge circuits are dimensioned so that this jump in current almost leads back to the e-curve, which is determined by the time constant T 2 and the condition that the current i B = i ah must be at time t ^. The course of i B as a function of time is for this case in FIG. 3 shown. From FIGS. 2 and 3 it can be seen that the time t ab remains approximately constant over a wide range regardless of the sequence of fall and the difference between the individual fall times of the contacts.
Eine im Prinzip der Anordnung nach F i g. 1 entsprechende Schaltung ist in F i g. 4 dargestellt. Ihre Funktionsweise ist folgende: Im Arbeitszustand ist bei geschlossenen Kontakten al, al der Kondensator C entladen. Durch B fließt ein Strom, dessen GrößeA principle of the arrangement according to FIG. 1 corresponding circuit is shown in FIG. 4 shown. Their mode of operation is as follows: In the working state, when the contacts al, al are closed, the capacitor C is discharged. A current flows through B, its magnitude
= (Rv + Rl = (Rv + Rl
RB)CR B ) C
5° 5 °
nach einer e-Funktion entladen. Es tritt außerdem zum Zeitpunkt T1 ein Stromsprung nach unten auf, da der gebildete Entladestromkreis hochohmiger als der Anlaßstromkreis ist. 'discharged after an e-function. In addition, at time T 1, there is a downward jump in current, since the discharge circuit formed is more highly resistive than the starting circuit. '
Nach einer gewissen Zeit fällt zum Zeitpunkt t2 der Folgeumschaltekontakt al ab. Dadurch entlädt sich der Kondensator C mit der kleineren Zeitkonstanten After a certain time, the sequential changeover contact al drops out at time t 2 . This discharges the capacitor C with the smaller time constant
beträgt, öffnet nun als erster Anlaßkontakt al, so lädt sich der Kondensator C über die Widerstände Ry, Rl, Rl und RB auf. öffnet dann der Kontakt al, so lädt sich C weiter über RB und Rv. Zum Zeitpunkt tab öffnen die parallelgeschalteten Kontakte b\ bis fe4, .wodurch die Kontakte des unverzögert geschalteten Relais D sofort abfallen. Wenn umgekehrt al als erster Kontakt öffnet, so wird der Kondensator C mit einer Zeitkonstantenif the first starting contact al opens, then the capacitor C charges through the resistors Ry, Rl, Rl and R B. if contact al then opens, C continues to charge via R B and R v . At the point in time t ab , the contacts b \ to fe4 connected in parallel open, whereby the contacts of the relay D, which is switched without delay, drop out immediately. Conversely, if al as the first contact opens, the capacitor C will be with a time constant
Rl'R Rl ' R
T2 = T 2 =
RB)CR B ) C
nach einer steileren e-Kurve. Bedingt durch die verschiedenen Zeitkonstanten tritt im Entladekreis zum Zeitpunkt t2 ein Stromsprung auf; der Verlauf des Stromes iB während des Abschaltevorganges ist in F i g. 2 für zwei verschiedene Zeitpunkte t2 dargestellt. Man ersieht aus dieser Figur, daß bei richtiger Dimensionierung der Entladekreise der Stromgeladen; die Spannung des Kondensators geht gegen einen durch den von den Widerständen Rl und R0 gebildeten Spannungsteiler bestimmten Wert. Beim öffnen von a 1 wird der Kondensator C wieder über die Widerstände RB und Rv voll auf die Batteriespannung aufgeladen. Auch hier sind die Ladekreise wieder so dimensioniert, daß sich gleichbleibende Abfallzeiten ergeben.after a steeper e-curve. Due to the different time constants, a sudden change in current occurs in the discharge circuit at time t 2; the course of the current i B during the disconnection process is shown in FIG. 2 shown for two different times t 2 . It can be seen from this figure that if the discharge circuits are correctly dimensioned, the current is charged; the voltage of the capacitor goes towards a value determined by the voltage divider formed by the resistors Rl and R 0. When a 1 opens, the capacitor C is again fully charged to the battery voltage via the resistors R B and Rv. Here, too, the charging circuits are dimensioned in such a way that constant fall times result.
Gegen die Streuung der Kontakte 61 bis 64 des Relais B ist in F i g. 1 und 4 eine einfache Methode angewandt: Es werden mehrere Kontakte eines verzögert geschalteten Relais parallel geschaltet, wodurch beim Abschaltevorgang nur der zuletzt öffnende Kontakt für den Schaltvorgang bestimmend wird. Erfahrungsgemäß ist die Streuung des Ahschaltezeitpunktes des zuletzt abfallenden KontakteSrsehr gering. Man kann auch den ersten öffnenden Kontakt als den den Schaltzeitpunkt bestimmenden wählen, dann sind für den Abschaltevorgang die Kontakte in Serie zu schalten.Against the scattering of the contacts 61 to 64 of the relay B is shown in FIG. 1 and 4 a simple method is used: Several contacts of a delayed relay are switched in parallel, so that only the last contact that opened is decisive for the switching process during the switch-off process. Experience has shown that the spread of the switching time of the last falling contact Sr is very small. You can also select the first opening contact as the one that determines the switching time, then the contacts must be connected in series for the switch-off process.
Durch den veränderlichen Widerstand Rv ist die Zeit tab in einem gewissen Regelbereich zu ändern. Die Größe des Widerstandes richtet sich im wesentlichen nach den elektrischen Werten (Abfall-AW-Wert) des Relais und der Spannung, mit der die Schaltung betrieben wird.Due to the variable resistance Rv , the time tab can be changed within a certain control range. The size of the resistance depends essentially on the electrical values (dropout AW value) of the relay and the voltage with which the circuit is operated.
Besonders günstig für einen großen Regelbereich wirkt sich auch die Tatsache aus, daß der Kondensator C immer voll auf die Batteriespannung aufgeladen wird. Der Schutzwiderstand Kl, der im Ruhezustand zusammen mit RB einen Spannungsteiler für C darstellt, wird nämlich bei Schließen der Anlaßkontakte fur den Entladekreis bzw. Ladekreis unwirksam geschaltet The fact that the capacitor C is always fully charged to the battery voltage also has a particularly favorable effect for a large control range. The protective resistor Kl, which together with R B represents a voltage divider for C in the idle state, is namely switched ineffective when the starting contacts for the discharge circuit or charge circuit are closed
Soll der Regelbereich vergrößert werden, so sind die gezeigten Schaltungsanordnungen in mehreren Stufen hintereinanderzuschalten.If the control range is to be increased, are to connect the circuit arrangements shown in series in several stages.
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