DE1072756B - Automatic electrical switching device using charging and discharging of a capacitor - Google Patents
Automatic electrical switching device using charging and discharging of a capacitorInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
In vielen Gebieten der Technik werden selbsttätig arbeitende Schaltvorrichtungen verwendet zum Schalten von Blinksignalen, Lichteffekten, Auslösen von akustischen Signalen u. dgl. Sowohl mechanische als auch elektrische Schaltvorrichtungen werden für die genannten Zwecke benutzt. Werden reine mechanische Schaltwerke verwandt, so muß der Schaltmechanismus sehr genau gearbeitet sein, um beispielsweise mit einer Kontaktfolge von Vio bis zu V20 Sekunde sehalten, zu können. Zudem ist es verhältnismäßig schwierig, den Abstand zwischen Pause und Kontaktgabe im Verhältnis 1 :10 oder 10:1 oder andere Verhältnisse auf einfache Art einzustellen. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich auch, wenn elektrische Schaltvorrichtungen mit niedriger Spannung, z. B, 4 Volt, hetrieben werden sollen. Das Auf- und Umladen von Kondensatoren über Relais ist bei derartig kleinen Spannungen in der gewünschten Frequenzfolge mit leicht regelbarer Veränderung des Verhältnisses zwischen Pausenzeit und Kontaktzeit kaum möglich, Werden auf Wärmewirkung ansprechende Schaltorgane benutzt, so lassen sich solche einerseits nicht bei niedrigen Spannungen anwenden, andererseits kommt der Nachteil der Trägheit derartiger Elemente hinzu. Hinzu kommt ein erheblicher Stromverbrauch für die Erwärmung des Thermorelais, die für viele Anwendungszwecke untragbar erscheint.In many areas of technology, automatically operating switching devices are used for switching of flashing signals, light effects, triggering of acoustic signals and the like. Both mechanical and electrical switching devices are also used for the purposes mentioned. Be pure mechanical Related switching mechanisms, the switching mechanism must be worked very precisely, for example with keep a contact sequence of Vio up to V20 seconds, to be able to. In addition, it is relatively difficult to determine the distance between the break and making contact in the Ratio 1:10 or 10: 1 or other ratios easy to set. Particular difficulties also arise when electrical switching devices with low voltage, e.g. B, 4 volts, are to be driven. The loading and reloading of With such small voltages, capacitors via relays are used in the desired frequency sequence easily controllable change in the relationship between break time and contact time is hardly possible, If switching elements responding to the effect of heat are used, then on the one hand such cannot be used apply at low voltages, on the other hand there is the disadvantage of the inertia of such elements added. In addition, there is a significant power consumption for heating the thermal relay, which for many Applications seems intolerable.
Wenn eine Schaltvorrichtung mit Kippschwingröhren oder Glimmlampen ausgerüstet wird, kann die Frequenzfolge und auch der Abstand zwischen Pausenzeit und Kontaktzeit den gewünschten Forderungen entsprechend eingestellt werden. Derartige Schaltungen arbeiten jedoch ebenfalls mit höherer Spannung, benötigen eine verhältnismäßig große Anzahl von Schaltelementen und haben zudem den Nachteil eines erheblichen Leistungsverlustes. Außerdem mangelt ihnen die für manche Anwendungszwecke erforderliche Robustheit gegen Erschütterungen und Fahrstöße. If a switching device is equipped with oscillating tubes or glow lamps, the Frequency sequence and also the interval between break time and contact time meet the desired requirements be set accordingly. Such circuits, however, also work with a higher voltage, require a relatively large number of switching elements and also have the disadvantage a significant loss of performance. They also lack what is necessary for some uses Robustness against vibrations and driving bumps.
Im übrigen sind an vielen Orten, an denen selbsttätig arbeitende Schaltvorrichtungen benötigt werden, nur niedrige Spannungen oder auch überhaupt keine Spannungen vorhanden. Beispielsweise ist es erwünscht, an abgestellten Kraftwagen auf der Landstraße, auf Baustellen oder an gefährdeten Verkehrspunkten mit geringer Spannung arbeitende Blinkanlagen vorzusehen, um Unfälle zu vermeiden. Ferner ist es zweckmäßig, schwierige Fahrstrecken bei Dunkelheit mit flilfe von Blinkanlagen zu markieren.In addition, in many places where automatic switching devices are required, only low voltages or no voltages at all. For example it is desired, on parked vehicles on the country road, on construction sites or at endangered traffic points Provide low-voltage flashing systems to avoid accidents. Further It is advisable to mark difficult routes in the dark with the help of flashing systems.
Die Erfindung betrifft eine elektrisch arbeitende Schaltvorrichtung unter Verwendung einer Aufladung und Entladung eines Kondensators, Gegenüber den bekannten elektrischen Schaltvorrichtungen und den nachstehend beschriebenen Transistar-Kippschal-Selbsttätig arbeitende elektrischeThe invention relates to an electrically operating switching device using a charging device and discharging a capacitor, Compared to the known electrical switching devices and the Transistar Kippschal-Automatically working electrical ones described below
Schaltvorrichtung unter VerwendungSwitching device using
einer Aufladung und Entladunga charge and discharge
eines Kondensatorsa capacitor
Anmelder:Applicant:
Dr. phil. habil« Oskar Vierling,
Ebermannstadt (OFr.), Pretzfeider Str. 174 Dr. phil. habil «Oskar Vierling,
Ebermannstadt (OFr.), Pretzfeider Str. 174
Otto Schulz, Darmstadt,
ist als Erfinder genannt wordenOtto Schulz, Darmstadt,
has been named as the inventor
tungen ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator zwischen Emitter und Kollektor einer Kristalltriode, insbesondere einer Germaniumtriode liegt und daß das zur Steuerung der durch die Anordnung ausgelösten Schaltvorgänge dienende Schaltorgan in der Emitterzuführung angeordnet ist und die Schaltzeiten hauptsächlich durch den im Emitterkreis liegenden Widerstand R1 und den Querkondensator C bestimmt werden.The invention is characterized in that the capacitor is located between the emitter and collector of a crystal triode, in particular a germanium triode, and that the switching element used to control the switching processes triggered by the arrangement is arranged in the emitter feed and the switching times are mainly determined by the resistor R in the emitter circuit 1 and the shunt capacitor C can be determined.
Erwähnt sei, daß an sich bereits Transistor-Kipposzillatoren zur Erzeugung einer Hochfrequenz bekannt sind, bei denen zwischen Emitter und Kollektor ein Kondensator liegt. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Schaltung bestimmt dieser als Drehkondensator ausgeführte Kondensator nicht die Entladezeit der Kippschaltung, sondern dient lediglich zur Stabilisierung der durch an anderen Schaltungspunkten angeschaltete Zeitkonstantenglieder oder Schwingkreise in ihrer Frequenz bestimmten Schwingung.It should be mentioned that transistor tilt oscillators are already in themselves for generating a high frequency are known where between the emitter and collector a capacitor is located. In contrast to the invention Circuit, this capacitor, designed as a variable capacitor, does not determine the discharge time the toggle switch, but only serves to stabilize the through at other switching points switched on time constant elements or oscillating circuits in their frequency determined oscillation.
Es sind weiter Impulsgeneratoren mit Transistoren bekannt, bei denen zwischen Emitter und Kollektor eine Parallelschaltung eines Kondensators mit einem Widerstand liegt. Ein derartiger Impulsgenerator dient der Erzeugung kurzer scharfer Impulse, während bei der Erfindung eine langsame Aufladung und schnelle Entladung eines Kondensators erstrebt wird. Bei dieser vorbekannten Anordnung wird die Schaltzeit durch die Abstände zweier Impulse bestimmt; zwischen beiden Impulsen liegt der Arbeitsvorgang; bei der Erfindung wird dagegen die Schaltzeit durch die Dauer der Aufladung eines Kondensators bestimmt und der Arbeitsvorgang durch die Entladung des Kondensators ausgelöst. Auch bei dieser bekanntenThere are also known pulse generators with transistors, in which between the emitter and collector there is a parallel connection of a capacitor with a resistor. Such a pulse generator is used to generate short, sharp pulses, while in the invention a slow charge and fast discharge of a capacitor is sought. In this previously known arrangement, the switching time determined by the distance between two pulses; the work process lies between the two impulses; in the invention, however, the switching time is determined by the duration of the charging of a capacitor and the operation is triggered by the discharge of the capacitor. Even with this well-known
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Anordnung wird die Schaltzeit nicht hauptsächlich durch den zwischen Emitter und Kollektor liegenden AViderstand bestimmt.The switching time is not mainly due to the arrangement between the emitter and collector Resistance determined.
Gegenüber den vorbekannten Transistoren-Kippschaltungen weist die Schaltungsvorrichtung nach der Erfindung den Vorteil auf, daß sie leicht große Schaltzeiten ohne zusätzliche Stabilisierungsmaßnahmen ermöglicht. Außerdem hat die Schaltvorrichtung den Vorteil, daß sie bereits bei sehr geringer Spannung arbeitet. Es genügt beispielsweise die Spannung einer Taschenlampenbatterie. Zudem ist der Leistungsverbrauch der Schaltvorrichtung verhältnismäßig gering. Die Verlustleistung beträgt beispielsweise nur 10 mWatt. Die Kristalltriode, welche zweckmäßig durch eine Germaniumtriode gebildet wird, dient in der Schaltung nach der Erfindung als Stromtor. Es wird die besondere Eigenschaft der Kristalltriode ausgenutzt, daß bei einem geringen erhöhten Spannungspotential am Emitter gegenüber der Basis der Emitter stark emittiert.Compared to the previously known transistor flip-flop circuits, the circuit device according to the Invention has the advantage that it can easily have long switching times without additional stabilization measures enables. In addition, the switching device has the advantage that it is already at a very low voltage is working. For example, the voltage of a flashlight battery is sufficient. In addition, the power consumption of the switching device is relatively low. The power loss is only 10 mWatt, for example. The crystal triode, which is expedient is formed by a germanium triode, is used in the circuit according to the invention as a current gate. It the special property of the crystal triode is used that with a small increased voltage potential at the emitter compared to the base of the emitter strongly emitted.
Der Gegenstand der Erfindung ist an den in den Abb. 1 und 2 in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Während die Abb. 1 eine Schaltungsanordnung wiedergibt, die zur Steuerung einer Lichtquelle dient, enthält die Abb. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zum Auslösen von akustischen Signalen. In der Abb. 1 sind mit E der Emitter, mit B die Basis und mit K der Kollektor der Kristalltriode bezeichnet. In der Emitterzuleitung liegt ein zweckmäßig regelbarer Widerstand R1, während der Basiswiderstand mit R2 bezeichnet ist. Zwischen Emitter und Kollektor befindet sich der Ladekondensator C. Dieser Kondensator C wird über den Widerstand R1 aufgeladen. Der eine Punkt des Kondensators liegt fest am Minuspunkt der Stromquelle, während der andere Punkt des Kondensators über den Widerstand ^1 am Pluspunkt der Stromquelle liegt. Beim Einschalten stellt sich zunächst am Emitter E ein negatives Potential ein. Durch die Aufladung wird das Potential am Emitter positiv gegenüber der Basis. Bei einem bestimmten positiven Spannungswert des Emitters gegenüber der Basis spricht die Triode an, und der Kondensator wird über das in der Emitterzuführung liegende Schaltorgan A entladen, dessen Kontakt mit α bezeichnet ist. Das Schaltorgan A kann entweder durch ein Relais oder durch ein Schrittschaltwerk oder auch durch ein ähnliches Gerät gebildet werden.The object of the invention is explained in more detail in the embodiments shown in Figs. 1 and 2 in a schematic manner. While Fig. 1 shows a circuit arrangement which is used to control a light source, Fig. 2 contains an embodiment of a circuit for triggering acoustic signals. In Fig. 1, E denotes the emitter, B denotes the base and K denotes the collector of the crystal triode. An expediently controllable resistor R 1 is located in the emitter lead , while the base resistor is denoted by R 2 . The charging capacitor C is located between the emitter and the collector . This capacitor C is charged via the resistor R 1. One point of the capacitor lies firmly at the minus point of the current source, while the other point of the capacitor lies at the plus point of the current source via the resistor ^ 1. When switching on, a negative potential is initially established at the emitter E. Due to the charging, the potential at the emitter becomes positive compared to the base. At a certain positive voltage value of the emitter with respect to the base, the triode responds, and the capacitor is discharged via the switching element A located in the emitter lead, the contact of which is denoted by α. The switching element A can be formed either by a relay or by a stepping mechanism or by a similar device.
Die Schaltungsanordnung nach der Abb. 2 dient zur Steuerung eines Tongenerators, im vorliegenden Fall eines Lautsprechers. Die einzelnen Elemente sind mit den entsprechenden Bezugszeichen wie in der Abb. 1 versehen, wobei die Bauteile der ersten Stufe mit einem Strich und diejenigen der zweiten Stufe mit zwei Strichen dargestellt sind. Die erste Stufe entspricht schaltungsgemäß der Anordnung nach der Abb. 1. In der zweiten Stufe ist eine weitere Kristalltriode, insbesondere Germaniumtriode, vorgesehen, welche in Schwingschaltung arbeitet. Durch Änderung des äußeren BelastungsWiderstandes oder des Schwingsystems können verschiedene Frequenzen abgegeben werden, so daß auf diese Weise Toneffekte erzeugt werden. Mit α ist in der dargestellten Schaltung der Schaltarm bezeichnet. G ist das verstimmbare Resonanzglied des Tongenerators.The circuit arrangement according to Fig. 2 is used to control a tone generator, in the present case a loudspeaker. The individual elements are provided with the corresponding reference numerals as in FIG. 1, the components of the first stage being shown with one line and those of the second stage with two lines. The circuit of the first stage corresponds to the arrangement according to FIG. 1. In the second stage, a further crystal triode, in particular germanium triode, is provided, which works in an oscillating circuit. By changing the external load resistance or the oscillation system, different frequencies can be emitted, so that sound effects are generated in this way. In the circuit shown, the switching arm is denoted by α. G is the detunable resonance element of the tone generator.
Die selbsttätig arbeitende Schaltvorrichtung mit einer Germaniumtriode nach der Erfindung kann einschließlich, der Pausenzeiten und Kontaktzeiten nach einem beliebigen Programm eingestellt werden. Durch geeignete Wahl der Größe des Widerstandes R1, des Kondensators C und der Spannung sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. Beispielsweise beträgt bei einer angelegten Spannung von 6 Volt, einem Kondensator von 200 μΡ und einem Widerstand R1 von 2000 Ohm der Abstand zwischen den einzelnen Signalen 2 Sekunden und das Verhältnis von Pausenzeit zu Kontaktzeit 5:1. Mit den im Beispiel angegebenen Werten von C und Spannung, bei ebenfalls festbleibendem Widerstand R2, sind durch Ändern des Widerstandes R1 schon weite Einstellbereiche gegeben. Der Widerstand R2 kann zwischen 0,2 und 5 kOhm je nach angelegter Spannung gewählt werden. Die Frequenzfolge läßt sich von 0,1 bis zu einigen Hertz regeln. Das Verhältnis von Pausenzeit zu Kontaktzeit kann bis zu 10 :1 geändert werden.The automatically operating switching device with a germanium triode according to the invention, including the pause times and contact times, can be set according to any program. By suitable choice of the size of the resistor R 1 , the capacitor C and the voltage, various possibilities are given. For example, with an applied voltage of 6 volts, a capacitor of 200 μΡ and a resistor R 1 of 2000 ohms, the distance between the individual signals is 2 seconds and the ratio of pause time to contact time is 5: 1. With the values of C and voltage given in the example, with the resistance R 2 also remaining fixed, wide setting ranges are already given by changing the resistance R 1. The resistor R 2 can be selected between 0.2 and 5 kOhm depending on the applied voltage. The frequency sequence can be regulated from 0.1 to a few Hertz. The ratio of pause time to contact time can be changed up to 10: 1.
Während der Entladung durch die Schaltvorrichtung fließt ein Strom von einigen mA, so daß einfache Schaltwerke benutzt werden können. Außer dem Arbeitssystem im Emitterkreis kommen keine, weiteren mechanisch arbeitenden Teile zur Anwendung. Die Lebenszeit einer Germaniumtriode ist praktisch unbegrenzt. Da auch sonst nur verhältnißmäßig wenige Einbauteile zum Einsatz kommen, ist das äußerlich sehr klein zu haltende Gerät auch sehr betriebssicher. During the discharge through the switching device, a current of a few mA flows, so that simple Derailleurs can be used. Apart from the work system in the emitter circuit, there are no further ones mechanically working parts for use. The lifetime of a germanium triode is practical unlimited. Since only relatively few built-in parts are otherwise used, that is The device can be kept very small on the outside and is also very reliable.
Die selbsttätig arbeitende elektrische Schaltvorrichtung nach der Erfindung kann in vielen Fällen Anwendung finden, wo Licht- oder Toneffekte ausgelöst werden sollen. Sollen Toneffekte ausgelöst werden, so wird zweckmäßig zur Erzeugung dieser Töne eine in Schwingschaltung arbeitende Germaniumtriode nach Abb. 2 benutzt. Dieser Schwingungserzeuger kann so geschaltet sein, daß er durch Ändern seiner äußeren Belastung oder durch Ändern seines Schwingsystems in seiner Frequenz verstimmt wird, so daß bei Benutzung eines Schrittschaltwerkes bei jedem Schritt des Schrittschaltwerkes ein anderer Ton abgegeben werden kann. Da die selbsttätig arbeitende Schaltvorrichtung mit Kristalltriode, insbesondere Germaniumtriode, sowohl in der Frequenz als auch im Verhältnis zwischen Pausenzeit und Kontaktzeit beliebig einzustellen ist, können beliebige Tonreihen in beliebiger Folge abgegeben werden. Der Tongenerator mit einer Germaniumtriode arbeitet bei einer Verlustleistung von 0,3 bis 0,4 Watt und gibt hierbei eine Nutzleistung von etwa 40 mWatt ab. Es lassen sich auch andere Nutzleistungen bei anderen Verlustleistungen einstellen.The automatic electrical switching device according to the invention can be used in many cases find where light or sound effects should be triggered. If sound effects are to be triggered, so a germanium triode working in an oscillating circuit is expedient to generate these tones Fig. 2 used. This vibrator can be connected so that it can be changed by changing its external Load or by changing its oscillation system is detuned in its frequency, so that when in use a stepping mechanism emits a different tone with each step of the stepping mechanism can be. Since the automatically operating switching device with crystal triode, in particular germanium triode, can be set as required, both in terms of frequency and in the ratio between pause time and contact time any series of tones can be played in any order. The tone generator with a Germanium triode works with a power loss of 0.3 to 0.4 watts and gives a useful power from about 40 mWatt. There can also be other useful powers with other power losses to adjust.
Die Schaltvorrichtung nach der Erfindung kann auch bei solchen Schaltvorgängen Anwendung finden, die in einer bestimmten Folge ablaufen müssen. Es ist auch möglich, die Schaltvorrichtung als Blinklichtschalter einzusetzen. Wenn eine solche Schaltung mit einer Kristalltriode bei Kraftwagen verwendet werden soll, kann die Wagenbatterie zur Speisung benutzt werden. Die Schaltung läßt sich ohne weiteres erschütterungsfest einbauen, so daß sie gegen bei der Fahrt auftretende Stöße o. dgl. unempfindlich ist. Zweckmäßig kann bei einem Kraftwagen die Rücklichtlampe als Blinklicht ausgebildet werden. Das Blinklicht kann so eingestellt werden, daß die Brennzeit sehr kurz ist. Bei der Verwendung von gut reflektierenden Lichtquellen ist mit einer 2-Watt-Lampe in Blinklichtschaltung eine genügende Reichweite zu erzielen. Die Lampe verbraucht bei einer Lichtblitzfolge von einer Sekunde und Blinkzeit von 1Zs Sekunde in 10 Stunden bei einer Batteriespannung von 6 Volt 0,67 Amperestunden. Eine kleine Batterie mit 15 Amperestunden würde bei Dauerbetrieb also 225 Stunden ausreichen. Die selbsttätig arbeitende Schaltvorrichtung nach derThe switching device according to the invention can also be used in switching operations that have to take place in a specific sequence. It is also possible to use the switching device as a flashing light switch. If such a circuit with a crystal triode is to be used in motor vehicles, the vehicle battery can be used for supply. The circuit can easily be installed in a vibration-proof manner, so that it is insensitive to impacts or the like that occur while driving. In a motor vehicle, the taillight lamp can expediently be designed as a flashing light. The flashing light can be set so that the burning time is very short. When using well-reflecting light sources, a 2-watt lamp with a flashing light circuit can be used to achieve a sufficient range. With a flash sequence of one second and a flashing time of 1 Zs second, the lamp consumes 0.67 ampere-hours in 10 hours with a battery voltage of 6 volts. A small battery with 15 ampere hours would be sufficient for 225 hours of continuous operation. The automatically working switching device according to the
Erfindung benötigt bei 6 Volt nur 1,5 bis 2 mA, so daß diese Verluste vernachlässigbar klein sind.The invention requires only 1.5 to 2 mA at 6 volts, so that these losses are negligibly small.
Infolge der Möglichkeit, Licht- oder Toneffekte auszulösen, kann die Schaltvorrichtung nach der Erfindung mit besonderem Vorteil auch für Reklamezwecke benutzt werden. Neben den bereits angegebenen Verwendungsmöglichkeiten kommt die Schaltvorrichtung nach der Erfindung unter anderem auch für Zeichengeber für Telefonanlagen in Betracht.As a result of the possibility of triggering light or sound effects, the switching device according to the invention can also be used with particular advantage for advertising purposes. In addition to the ones already specified The switching device according to the invention can also be used, among other things for signaling devices for telephone systems under consideration.
1010
Claims (9)
Deutsche Patentschriften Nr. 391 965, 695 841 ;
USA.-Patentschrift Nr. 2 531076;
belgische Patentschrift Nr. 493 802.Considered publications:
German Patent Nos. 391 965, 695 841;
U.S. Patent No. 2,531,076;
Belgian patent specification No. 493 802.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE1072756B true DE1072756B (en) | 1960-01-07 |
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Citations (4)
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| BE493802A (en) * | 1949-02-18 | |||
| DE391965C (en) * | 1922-09-20 | 1924-03-13 | Carl Voelkel | Arrangement for generating flashing light |
| DE695841C (en) * | 1934-08-07 | 1940-09-04 | Sendlinger Optische Glaswerke | nale |
| US2531076A (en) * | 1949-10-22 | 1950-11-21 | Rca Corp | Bistable semiconductor multivibrator circuit |
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