DE1902496A1

DE1902496A1 - Time delay circuit for timing relay

Info

Publication number: DE1902496A1
Application number: DE19691902496
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schnitzler
Original assignee: PILZ KG APPBAU
Current assignee: PILZ KG APPBAU
Priority date: 1969-01-18
Filing date: 1969-01-18
Publication date: 1970-10-01
Also published as: DE1902496B2

Description

Zeitverz8gerungsschaltung für Zeitrelais Die Erfindung betrifft eine haibleitergesteuerte Zeitverzdgerungsschaltung fr Zeitrelais bei der in Abhängigkeit von der beim Einschalten an einem R-C-Glied sich aufbauenden Spannung ein kippfähiges Halbleiterelement aus einem ersten in einen zweiten Zustand umsteuerbar ist, in dem der Relaisspule Strom zuleitbar ist. Time delay circuit for timing relays The invention relates to a Semiconductor-controlled time delay circuit for timing relays with the dependent from the voltage that builds up on an R-C element when it is switched on, a tiltable voltage Semiconductor element can be reversed from a first to a second state, in to which current can be fed to the relay coil.

Bei bekannten Zeitverzögerungsschaltunen dieser Art wird das kippfähige Halbleiterelement, das in der Regel aus einem Unijunctiontransistor (U<T) besteht, i soz, Impulsbetrieb betrieben, Das bedeutet, daß das kippfähige Halbleiterelement aus seinem stabilen ersten Zustand kurzzeitig in seinen zweiten (leitenden) Zustand kippt, sowie die Spannung an dem R-C-Glied einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Das Halbleiterelement kann Jedoch nicht für längere Zeit in dem zweiten Zustand verbleiben, weil das R-C-Glied die zur Aufrechterhaltung dieses zweiten, durchgeschalteten Zustandes erforderliche Energie nicht liefern kann, ohne daß es in unzulässiger Weise niederohmig ausgelegt werden müßte. Man hat sich deshalb dadurch beholfen, daß dem Halbleiterelement ein bistabiles Schaltelementt hRufig ein Thyristor nachgeschaltet wurde.In known time delay circuits of this type, the tiltable Semiconductor element, which usually consists of a unijunction transistor (U <T), i soz, pulsed operation, that means that the tiltable semiconductor element from its stable first state briefly to its second (conductive) state tilts as soon as the voltage at the R-C element exceeds a predetermined limit value. However, the semiconductor element cannot be in the second state for a long time remain because the R-C link is the one to maintain this second, switched through State cannot supply the required energy without it being in impermissible Way would have to be designed with low resistance. One has therefore managed to that the semiconductor element is followed by a bistable switching element, often followed by a thyristor became.

Dieses bistabile Schaltelement wird in seinen zweiten (leitenden) ebenfalls stabilen Zustand urgesteuert, wenn das Kippfähige Halbleiterelement die Umsteuerung in seinen zweiten Zustand erfährt. Das kippfähige Halbleiterelement kann nach der Umsteuetung des bistabilen Schaltelementes wieder in seinen ersten stabilen Zustand zurückkehren.This bistable switching element is in its second (conductive) also stable state when primed the tiltable semiconductor element undergoes the reversal to its second state. The tiltable semiconductor element can after reversing the bistable switching element again in its first return to a stable state.

Wegen der Notwendigkeit der Verwendung eines bistabilen Schaltelenentes ist eine solche Schaltung verhältnismäßig aufwendig.Because of the need to use a bistable switching element such a circuit is relatively complex.

Ziel der Erfindung ist es, eine Schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die. es bei einfachem Aufbau gestattet, auf ein solches bistabiles Schaltelement zu verzichten und die sich außerdem durch eine ohe erzielbare Genauigkeit der Zeitverz@gerung auszeichnet, so daß sie die Möglichkeit zur Herstellung billiger Präzisionszeitrelais eröffnet.The aim of the invention is to provide a circuit of the type mentioned above to create that. with a simple structure, it allows access to such a bistable To dispense switching element and also by a high achievable accuracy the time delay distinguishes itself, giving them the opportunity to produce cheaper Precision timing relay opened.

Zu diesem Zwecke ist die erfindungsgemäße Zeitverz@gerungsschaltung d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das P-C-Glied ein im Stromkreis der Belaisspule oder einer dieser vorgeschalteten Verstärkerstufe liegendes bonostabiles kippfähiges Halbleiterelement aus seinem ersten gesperrten stabilen Zustand in den leitenden zweiten Zustand umsteuerbar ist und das Halbleiterelement durch einer getrennten. von von 2-C-lIed unabhängigen Hilfsenergiequelle entnommene Energie in dem zweiten Zustand haltbar ist.The time delay circuit according to the invention is used for this purpose d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the P-C element is a part of the circuit the belais coil or one of these upstream amplifier stages lying bonostable tiltable semiconductor element from its first locked stable state into the conductive second state can be reversed and the semiconductor element by a separated. Energy drawn from an auxiliary energy source that is independent of 2-C-lIed is durable in the second state.

Vorteilhaft ist es hierbei, wenn das Halbleiterelement ein Unijunetiontransistor (UHT) ist, in dessen einem Basiskreis die Relais spule liegt und dessen mit dem R-C-Clied gekoppelter Emitter außerden mit einem von den R-C-Glied getrennten hochohmigen Spannungsteiler gekoppelt ist, der den Talstrom des Transistors liefert. Das R-C-Glied ist dabei zuecknPRigerweise durch zwei in dem Emitterkreis des Unijunctiontransistors liegende Entkopplungs-Dioden von der Spannung teiler getrennt. Abhängig von dem Stromverbrauch der Jeweils Verwendung findenden Relaisspule kann es auch von Vorteil sein, daß in den der Relaisspule zugeordneten Dasiskreis des Unijunetionstransistorß ein Transistor in Verstärkerschaltung liegt.It is advantageous here if the semiconductor element is a unijunetion transistor (UHT) is, in a base circle of which the relay coil is located and the one with the R-C-Clied coupled emitter also with one of the R-C link separate high impedance voltage divider is coupled to the valley current of the transistor supplies. The R-C element is usually connected to two in the emitter circuit of the unijunction transistor lying decoupling diodes from the voltage divider separated. Depending on the power consumption of the relay coil being used It can also be advantageous that in the Dasiskkreis assigned to the relay coil of the Unijunetionstransistorß a transistor in the amplifier circuit.

Der erfindungagemäße Bedanke, der noch einer Beihe von Abwandlungen und Anwendungsmöglichkeiten fähig ist, von denen im folgenden einige erläutert werden sollen, gestattet es, daß R-C-Glied so hochohmig auszulegen, wie es mit Rückzicht auf die zu erzielende Zeitverzögerung erwünscht ist und außerden auf irgendwelche zusätzlichen bistabilen Schaltelemente zu verzichten, so daß sich sehr einfache Schaltungsverhältnisse ergeben, die außerdem mit einfachen Mitteln es gestatten eine besonders große Präzision der Zeitverzögerung zu erzielen.The thank you according to the invention, a series of modifications and applications, some of which are explained below should, allows the R-C link to be designed as high-resistance as it is with hindsight on the time delay to be achieved is desired and also on any to dispense with additional bistable switching elements, so that it is very simple Resulting circuit relationships that also allow it with simple means to achieve a particularly high precision of the time delay.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Die Figuren 1 -4 zeigen jeweils ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform siner Zeitverzögerungsschaltung gemäß der Erfindung.In the drawing are exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown. Figures 1-4 each show a schematic circuit diagram of a Embodiment of a time delay circuit according to the invention.

In den Figuren sind gleichwirkende Schaltele-ente durch Weg mit gleichen Ziffern gekennzeichnet, Zwischen den Eingangsklemmeil, 2 der Schaltung die beispielsweise durch einen Schalter an eine nicht weiter dargestellte Spannungsquelle gelegt werden können, liegt ein aus der Reihenschaltung eines Widerstandes Ri und eines Kondensators C bestehendes R-C-Glied, dessen Widerstand R1 zur Einstellung einer vorbestimmten Zeitkonstante als Regelwiderstand ausgebildet ist. Barallel zu dem verhältnismäßig hochchmigen R-C-Glied liegt ein aus den Widerständen Rz, R3 bestehender hochohmiger Spannungsteiler der als Hilfsenergiequelle in einer noch zu beschreibenden Weise für einen Unifunctiontransistor 4 dient. Die Relaisspule ist bei 5 angedeutet.In the figures, switching elements with the same effect are identified by way of the same Numerals marked, Between the input terminal part, 2 of the circuit for example by a switch to a voltage source (not shown) can be placed, is one from the series connection of a resistor Ri and a capacitor C existing R-C element, the resistor R1 for adjustment a predetermined time constant is designed as a variable resistor. Barallel in addition to the relatively high-ductility R-C element, there is one of the resistors Rz, R3 existing high-resistance voltage divider as an auxiliary power source in a still to be described manner for a unifunction transistor 4 is used. The relay coil is indicated at 5.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 liegt in dem einen Basiskreis des UniJunctlontransistors 4 die Relaisspule 5, während in dem anderen Basiskreis ein entsprechend bemessener Vorwiderstand R6 vorgesehen istt so daB die Basis des Transistors Ueber den Vorwiderstand auf der einen Seite und die Relaisspule 5 auf der anderen Seite mit den Eingangsklemmen 1» 2 verbunden Ist. Der Emitter des Unijunctiontransistors 4 ist Uber zwei Dioden einerseits mit dem Spannungsteiler R2, R3 und andererseits mit dem R-C-Glied R1> C gekoppelt. Die beiden Dioden 7, 8, deren Durchlaßrichtung aus Fig, 1 ersichtlich ist, dienen zur Trennung des Spannungsteilers von den R-C-Glied.In the embodiment according to FIG. 1, the one base circle of the UniJunctlontransistors 4 the relay coil 5, while in the other base circuit one appropriately sized series resistor R6 is provided so that the base of the transistor Via the series resistor on the one hand and the relay coil 5 on the other Side is connected to input terminals 1 »2. The emitter of the unijunction transistor 4 is via two diodes on the one hand with the voltage divider R2, R3 and on the other hand coupled to the R-C element R1> C. The two diodes 7, 8, their forward direction from Fig, 1 as can be seen, serve to separate the voltage divider from the R-C element.

Die Schaltung wirkt in folgender Weiße: Wird an die Eingangsklennen 1, 2 durch das Einschalten Spannung angelegt so baut sich an den R-C-Glied entsprechend der durch seine Zeitkonstante vorgegebenen Funktion eine Spannung auf, die über die Diode 8 am Emitter des Unijunetiontransistors lt liegt. Sowie diese Spannung einen bestimmten Grenzwert Uy, die Höcker- oder "Zündspannung", des Unijunctiontransistors überschreitet, kippt dieser aus seinem stabilen (esperrten) ersten Zustand in den zweiten Zustand, in dem durch die Relaisspule 5 Strom fließt, weil der Unijunetiontransistor 4 leitend ist. Un den UniJunctiontransistor 4 in den leitenden zweiten Zustand zu halten, ist eine Hilfsenergie erforderlich, die von den Spannungsteiler R2, r3 eliefert wird, über den dem Unijunctiontransistor der malstrom Tv zugeführt wird, durch den der Unijunctiontransister unabhängig von dem R-C-Glied in leitenden Zustand gehalten wird, in dem die Relaisspule 5 nlt tro. versorgt Ist.The circuit works in the following way: It is connected to the input terminals 1, 2 applied by switching on voltage so builds up on the R-C element accordingly which is given by its time constant Function a tension on, which is via the diode 8 at the emitter of the unijunetion transistor lt. As this voltage a certain limit value Uy, the hump or "ignition voltage", des Unijunction transistor, it flips out of its stable (blocked) first state into the second state in which current flows through the relay coil 5, because the unijunetion transistor 4 is conductive. Un the UniJunction transistor 4 in to keep the conductive second state, an auxiliary power is required, the from the voltage divider R2, r3 is delivered via the unijunction transistor the malstrom Tv is supplied through which the unijunction transistor is independent of the R-C element is kept in the conductive state, in which the relay coil 5 nlt tro. Is supplied.

Da der Talstrom Iv nicht von den R-C-Gloed geliefert werden muß> kann dieses hochohmig ausgelegt werden, wie es mit Rücksicht auf die zu erzielende Verzögerungszeit erwünscht ist.Since the valley stream Iv does not have to be supplied by the R-C-Gloed> this can be designed with high resistance, as it is with regard to the to be achieved Delay time is desired.

Um die erwähnte TTirkungsweise der Schaltung zu erzielen, sind die Schaltelemente so zu dimensionieren, daß die an dem Widerstand R 3 auftretende Leerlaufspannung kleiner ist als die Zündspannung Up des Unijunctiontransistors, Die Ausführungsform nach wig, 2 entspricht grundsätzlich Jener der in Fig, 1 dargestellten Ausführungsform, Ein Unterschied besteht lediglich darin, daß in dem Basiskreis des UnlJunctiontransistors 4 nicht direkt die Relarsspule 5 liegt, sondern daß zwischen den UniJunctiontransistor 4 und der Relaisspule 5 ein Transistor 9 in Emitterschaltung liegt, der als Verstärkungsstufe wirkt, so daß der Unijunctiontransistor 4 für kleinere Leistung ausgelegt werden kann. R10 ist ein zweckmäßig dimensionierter Basiswiderstand.In order to achieve the mentioned mode of operation of the circuit, the To dimension switching elements so that the open circuit voltage occurring at the resistor R 3 is smaller than the ignition voltage Up of the unijunction transistor, the embodiment according to wig, 2 basically corresponds to that of the embodiment shown in FIG. 1, The only difference is that in the base circuit of the UnlJunctiontransistor 4 is not directly the relay coil 5, but that between the UniJunctiontransistor 4 and the relay coil 5 is a transistor 9 in the emitter circuit, which is used as an amplification stage acts, so that the unijunction transistor 4 can be designed for lower power can. R10 is an appropriately dimensioned base resistor.

Eine weitere Ausführungsform einer in Prinzip der Ausführungsform nach Fig. 2 entsprechenden Schaltung ist in Fig. 3 veranschaulicht. Die Anordnung ist hierbei derart getroffen, daß die Relais spule 5 über einen Transistor 11 mit dem Enitter des Unijunctiontransistors 4 gekoppelt ist, dessen Basis mit dem Spannunsteiler R2, R3 und dessen Enitter mit dem Emitter des Uni-Junctiontransistors 4 gekoppelt ist, Die Eritter-Basisstrecke des Transistors 11 wirkt hierbeI im Sinne der Diode 7 nach Fig. 1, so daß zusammen mit der Diode p die erwünschte Trennung zwischen dem Spannungsteiler und dem R-C-Glied gewährleistet ist Der Transistor 11 wirkt im übrigen als Stromverstärker, so daß der Spannungsteiler R2, R3 nur einen um den Stromverstärkungsfaktor des Transistors kleineren Strom zu liefern braucht, was den Vorteil mit sich bringt, daß der Spannungsteiler R2, R3 hochohmiger ausgelegt werden kann, so daß die Stromversorgung während der Anzugsverzögerung des Belais nicht so stark belastet wird wie diessonst der Fall wäre, wenn der Spannungsteiler so niederohmig ausgelegt werden müßte, daß im durchgeschalteten Zustand des Unijunetiontransistors 4 ein genügend großer Erregerstrom durch de Belaisspule 5 fließt. Abgesehen davon bietet diese Schaltung noc den Vorteil, daß sich die Sperrspannungen des Transistors 11 und des Unijunctiontransistors 4 addieren, so daß mit entsprechend höheren Spannungen an den Eingangsklemmen 1, 2 der Schaltung gearbeitet werden kann.Another embodiment of one in principle of the embodiment The circuit corresponding to FIG. 2 is illustrated in FIG. The order is here made such that the relay coil 5 via a transistor 11 with is coupled to the enitter of the unijunction transistor 4, the base of which is connected to the voltage divider R2, R3 and their enitter are coupled to the emitter of the uni-junction transistor 4 is, the eritter-base path of the transistor 11 acts here in the sense of the diode 7 of Fig. 1, so that together with the diode p the desired separation between the voltage divider and the R-C element is guaranteed. The transistor 11 works otherwise as a current amplifier, so that the voltage divider R2, R3 only one to the Current amplification factor of the transistor needs to deliver smaller current what has the advantage that the voltage divider R2, R3 has a higher resistance can be so that the power supply during the delay time of the Belais is not so heavily loaded as it would otherwise be the case if the voltage divider so low-resistance would have to be designed that in the switched-through state of the unijunetion transistor 4 a sufficiently large excitation current flows through de Belais coil 5. Apart from this this circuit offers the advantage that the blocking voltages of the transistor 11 and the unijunction transistor 4 add up, so that with correspondingly higher voltages work can be carried out on input terminals 1, 2 of the circuit.

Die Schaltung nach Fig. 3 kann auch in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise abgewandelt erden, wo an Stelle des normalen Unijunctiontransistors 4 ein sog. programmierbarer UniJunctiontransistor 40 (PUt) verwendet Ist. Die Wirkungsweise dieser Schaltung entspricht grundsätzlich Jener nach Figur 3; der programmierbare UniJunctiontransistor bringt aber den Vorteil mit sicht daß sein inneres Spannungsverhältnis @ (intrinsic stand-off-ratio) mit Hilfe eines Einstellpotentioneters 1? das zwischen den Eingangsklemmen 1, 2 liegt geändert werden kann.The circuit according to FIG. 3 can also be seen in that of FIG Modified way to earth where a 4 instead of the normal unijunction transistor So-called. Programmable UniJunctiontransistor 40 (PUt) is used. The mode of action basically corresponds to this circuit That of Figure 3; the programmable UniJunctiontransistor has the advantage of being in view inner tension ratio @ (intrinsic stand-off ratio) with the help of an adjustment potentiometer 1? that is located between input terminals 1, 2 can be changed.

Dies erlaubt es, Toleranzen des R-C-Gliedes R1, C auszugleichen, so daß in besonders einfacher Weise die Schaltung exakt abgeglichen werden kann wobei gleichzeitig die Anforderungen an die Herstellungstoleranzen der Schaltelemente klein gehalten werden können.This makes it possible to compensate for tolerances of the R-C link R1, C, see above that the circuit can be adjusted exactly in a particularly simple manner at the same time the requirements for the manufacturing tolerances of the switching elements can be kept small.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Semiconductor-controlled time delay circuit for timing relays, with the one that builds up when switching on an R-C element Voltage of a tiltable semiconductor element from a first to a second state is reversible in that the relay coil current can be fed, characterized that through the R-C element (R1, C) one in the circuit of the relay coil (5) or one this upstream amplifier stage (9, 11) lying monostable, tiltable Semiconductor element (4 40) from its first blocked, stable state to the conductive state second state can be reversed, and that the semiconductor element (4, 40) by a Auxiliary energy source (R2, R3) removed separately from the R-C song Energy is sustainable in the second state.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the semiconductor element a Uni5unctiontransistor (UJT) (4), in one of which the relay coil (5) and its emitter coupled to the R-C element also with one of the R-C element separate high-resistance voltage divider (R2, fl3) is coupled, the supplies the thaw current of the transistor,

3. A circuit according to claim 2, d a d u r c It is noted that the UnlJunctiontransistor (4) has two in its Diodes lying in the emitter circuit are separated from the voltage divider (R2, R3).

4 circuit according to claim 2 or 3, characterized in that in the base circuit of the unijunction transistor (4) assigned to the relay coil (5) the R2 relay coil (5) controlling the transistor (9) is in the amplifier circuit.

5. A circuit according to claim 1, characterized in that the semiconductor element is a unijunction transistor (UJT) (4) with a mains voltage base, in its emitter base circle the relay coil (5) via a current-amplifying, with the voltage divider (R2, $ 3) coupled transistor (11) lies.

6. A circuit according to claim 5, characterized in that the voltage divider (P2, R3) through the emitter path of the transistor (11) and a diode (8) from the current amplifier acts on the energy taken from the voltage divider (R2, $ 3).

7. Circuit according to claim 6, characterized in that the UnlJunctiontransistor a programmable unijunction transistor (PUT) (40), which with one the change setting potentiometer (12) permitting its internal voltage ratio is coupled,