DE1948202B2 - Elektronischer baustein fuer ein elektronisches schaltungssystem, insbesondere fuer elektronische steuerschaltungen von maschinen - Google Patents

Description

^feDer Erfindung liegt die Hauptaufgabe zugrunde, ein elektronisches Schaltungssystem zu schaffen, das auch λ Aufbau komplizierter Steuerschaltungen mit ' e nVhen SchaUelementen selbst durch einen Nichteektroniker erlaubt. Hierzu sind vom Anmelder eek ronische Bausteine der eingangs genannten Art ^e I?„ui„„-n worden, die unabhängig von ihrer

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Baustein für ein elektronisches Schaltungssystem, insbesondere für Steuerschaltungen vom Maschinen, der mindestens ein mit einem Steuereingang verbundenes aktives Halbleiterelement enthält und einen Strompfadeingang und einen Strompfadausgang aufweist, mit welchem er analog einem mechanischen Schalter als elektronischer Arbeits- oder Ruhekontakt in einen Strompfad entsprechend dem Stromlaufplan der Schaltung gelegt ist.

Elektronische Steuerschaltungen für Maschinen und Vorrichtungen sind auf allen technischen Gebieten bereits seit langem in Verwendung. Sie dienen häufig als Ersatz für frühere Steuerschaltungen, bei denen mit Hilfe von Schaltrelais mit mechanischen Arbeits- oder Ruhekontakten die Steuerung der Maschinen oder Vorrichtungen bewirkt worden ist. Elektronische Steuerelemente, insbesondere Transistoren, erlauben Schaltungen frei von mechanischen Kontakten mit den bekannten Vorteilen der größeren Schaltgeschwindigkeit und der geringeren Steuerleistung.

In der Praxis hat jedoch die Einführung elektronischer Steuerschaltungen die Projektierung von Sieueischaltungen für Maschinen insofern erschwert, als zum Aufbau dieser Schaltungen ein Elektronikfachmann erforderlich geworden ist. Bei der Ausbildung der elektronischen Schaltungen ging dabei die Entwicklung SSSeSaScSnSern direktiidie Strompf, de der Schaltung gelegt werden können.

Der Erfindung liegt nun die spezielle Aufgabe zugrunde, die elektronischen Bausteine so zu gestalten, daß ihr Steuerteil und ihr Schaltungste.l noch starker voneinander getrennt sind, so daß >n komplizierten und umfangreichen Schaltungen keine unerwünschten Rückwirkungen von der Schaltungsse.te au die Steue" eite und umgekehrt und keine Rückstromb.ldun-Sen in der Schaltung auftreten können. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Baustein einen m?t dem Steuereingang verbundenen ersten Trans.stor (Steuertransistor) aufweist, der die Basis eines zwe.ten

, Transistors (Schalttransistor) von entgegengesetztem Typ s euert. dessen Emitter/Kollektor-Strecke in Reihe mit einer die Stromrichtung festlegenden -Diode den Strompfad des Bausteins zwischen dem Strompfade.naa°g und dem Strompfadausgang bildet, so daß der

-, Strompfad unabhängig von der an der jeweiligen Einbaustelle herrschenden Potent.allage in die Schal-

eei chichi au .vu... ausgebildeten Baustein

gemäß der Erfindung ist ein zwischen die Basis des ersten Transistors und den Steuereingang gelegter dritter Transistor vom gleichen Typ wie der erste Transistor vorgesehen. Zwischen der Basis des mit dem Steuereingang über einen Widerstand verbundenen ersten oder dritten Transistors und dessen Emitter ist zweckmäßig ein aus einer Parallelschaltung eines Widerstandes mit einem Kondensator bestehendes Zeitglied gelegt. Dadurch wird eine gewisse Einschalt- und Abschaltverzögerung und damit eine entsprechende Unempfindlichkeit der Bausteine gegen Störspannungsspitzen erreicht.

Das Auftreten unerwünschter Rückströme in den mit Bausteinen gemäß der Erfindung ausgebildeten Schaltungen wird durch die in die Strompfade der Bausteine gelegten richtungsbestimmenden Dioden verhindert. Durch die Verwendung komplementärer Transistoren in den Bausteinen, also eines pnp-Transistors und eines npn-Transistors, wird die gewünschte Potentialunabhängigkeit der einzelnen Bausteine in der Schaltung

erzielt. Alle Bausteine können auf eine gleiche Steuerspannung ausgelegt sein, die wt gen des verwendeten Zeitgliedes auch unstabil)-lert sein kann. Der Steuereingang wird von der Potentiallage am Strompfadeingang und Strompfadausgang des Bausteines nicht berührt.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, auf der zwei erfindiingsgemäß ausgebildete Bausteine im Schaltbild dargestellt sind. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 den Aufbau eines als Arbeitskontakt wirkenden Bausteins gemäß der Erfindung;

Fig. 2 den Aufbau eines als Ruhekontakt wirkenden Bausteins gemäß der Erfindung;

F i g. 3 ein Relaisschaltbild, das dem Aufbau des als Arbeiiskontakt wirkenden Bausteins nach Fig. 1 entspricht.

Der in Fig. 1 dargestellte Baustein 30 entspricht einem Arbeitskontakt. Er weist auf seiner Steuerseite außer einem Steuereingang 32 einen Masseanschluß 31 auf. Auf seiner Schaltseite ist er mit einem Strompfadeingang 33 und einem Strompfadausgang 34 versehen. Der Baustein 30 enthält zwei Transistoren 120 und 130, von denen der eine Transistor 120, der auch als Steuertransistor bezeichnet werden kann, ein npn-Transistor und der andere Transistor 130, der auch als Schalttransistor bezeichnet werden kann, ein pnp-Transistor ist. Die beiden Transistoren 120 und 130 könnten auch vertauscht eingesetzt sein, wodurch sich die Durchlaßrichtung der Schaltstrecke ändern würde. Der Steuertransistor 120 ist mit seiner Basis über einen Widerstand 121 mit dem Steuereingang 32 verbunden. Zwischen seine Basis und den Emitter ist ein eine bestimmte Einschalt- und Abschaltverzögerung verursachendes Zeitglied, bestehend aus der Parallelschaltung eines Kondensators 122 mit einem Widerstand 123. gelegt. Der Kollektor des Steuertransistors 120 ist über einen Widerstand 124 mit der Basis des komplementären Schalttransistors 130 verbunden, dessen Emitter/ Kollektor-Strecke in Reihe mit einer die Stromrichtung bestimmenden Diode 131 zwischen den Strompfadeingang 33 und den Strompfadausgang 34 des Bausteins gelegt ist. Der Baustein kann außerdem einen mit gestrichelten Linien eingezeichneten Verbindungswiderstand 133 zwischen dem Kollektor des Schalttransistors 130 und der Masseklemme 31 aufweisen, doch ist dieser Widerstand nicht unbedingt erforderlich.

Vergleicht man die Bausteinschaltung der Fig. 1 mit der Relaisersatzschaltung nach Fig. 3, so kann die Erregerspule 141 des Relais 140 mit dem Steuertransistor 120 gleichgesetzt werden, wobei die Anschlußklemme 142 dem Steuereingang 32 des Bausteins entspricht. Der Arbeitskontakt 143 des Relais entspricht dem Schalttransistor 130, und die Klemmen 144 und 145 entsprechen dem Strompfadeingang 33 und dem Strompfadausgang 34 des Baus teines 30.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines als Ruhekontakt wirkenden Bausteines 110. Dieser Baustein hat den gleichen Grundaufbau wie der in Fig. 1 dargestellte, einem Arbeitskontakt entsprechende Baustein 30. Er weist im Unterschied zum Baustein 30 lediglich einen dritten Transistor 150 auf, der wie der Steuertransistor 120' als npn-Transistor ausgebildet ist und dessen Kollektor einerseits in üblicher Weise mit der Basis des Sieuertransistors 120' und anderseits über einen Widerstand 151 mit dem Emitter des Schalttransistors 130' verbunden ist. Der Steuereingang des als Ruhekontakt wirkenden Bausteins 110 ist mit der Bezugsziffer 112, die Masseklemn-.e mit der Bezugsziffer 111, sein Strompfadeingang mit der Bezugsziffer 113 und sein .Strompfadausgang mit der Bezugsziffer 114 gekennzeichnet.

So lange keine Steuerspannung an die Steuereingänge 32 oder 112 der Bausteine 30 und 110 gelegt ist, ist beim Baustein 30 der Schalttransistor 130 gesperrt, während beim Baustein UO der Schalttransistor 130' geöffnet ist. Wird eine Steuerspannung an die Eingänge 32 oder 112 gelegt, wird beim Baustein 30 der Transistor 130 leitend, während beim Baustein 110 der Schalttransistor 130' gesperrt wird.

Die elektronischen Bausteine gemäß der Erfindung lassen sich sehr preiswert herstellen. Sie könnten auch als integrierte Schaltung ausgebildet werden. Durch eine einfache Zusammensetzung solcher Bausteine können Schaltungen, die alle Arten von möglichen logischen Schaltungsbedingungen erfüllen können, aufgebaut werden, beispielsweise auch Kippstufen. Die entsprechenden Anschlüsse der Steuereingänge oder der Strompfadeingänge an die Strompfadausgänge anderer Bausteine oder an die Ausgänge zusätzlicher Steuerstufen, beispielsweise Zeitstufen, läßt sich leicht ausführen und leicht verständlich angeben, so daß der Aufbau von Steuerschaltungen mit Bausteinen gemäß der Erfindung auch von Personen vorgenommen werden kann, die keine Elektronikfachleute sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronischer Baustein für ein eic; isches Schaltungssystem, insbesondere für Steil· -.chaltun- ' gen von Maschinen, der mindestens ein mit einem Steuereingang verbundenes aktives Halbleiterelement enthält und einen Strompfadeingang und einen Strompfadausgang aufweist, mit welchem er analog einem mechanischen Schalter als elektronischer i· Arbeits- oder Ruhekontakt in einen Strompfad entsprechend dem Stromlaufplan der Schaltung gelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß er einen mit dem Steuereingring (32) verbundenen ersten Transistor (Steuertransistor 120) auiweist, der ι die Basis eines zweiten Transistors (Schalttransistor 130) von entgegengesetztem Typ steuert, dessen Emitter/Kollektor-Strecke in Reihe mit einer die Stromrichtung festlegenden Diode (131) den Strompfad des Bausteins (30) zwischen dem Strompfadeingang (33) und dem Strompfadausgang (34) bildet, so daß der Strompfad unabhängig von der an der jeweiligen Einbaustelle herrschenden Potentiallage in die Schaltung eingefügt werden kann. -

2. Elektronischer Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Verwendung als Ruhekontakt einen zwischen die Basis des ersten Transistors (120') und den Steuereingang (112) gelegten dritten Transistor (150) vom gleichen Typ wie der erste Transistor aufweist.

3. Elektronischer Baustein nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des mit dem S'.euereingang (32, 112) über einen Widerstand (121) verbundenen ersten oder dritten Transistors (120,150) und dessen Emitter ein aus einer Parallelschaltung eines Widerstandes (123) mit einem Kondensator (122) bestehendes Zeitglied gelegt ist.

_zur Ausbildung ausgeprägter Schaltstufen, die jeweils Stimmte logische Bedingungen erfüllen, insbesondere best.mmte log. ODER-Stufen. Bei der

SS ng de¹? het gebräuchlichen elektronischen Q.PMPrschaltungen wird zunächst an Hand des erforder-H hen Ste erprogramms. das nut Hilfe dieser Schaltung abgewickelt werden soll, eine Analyse des Programms nach den einzelnen logischen Bedingungen die es r ι _m„R durchgeführt und dementsprechend ein Ä d^me sÄg aus einzelnen logischen Schalfungsswfen angestrebt, je um angre.cher das Steuer-„rolramm wird, desto schwinger wird auch die Projektierung der Steuerschaltung als Zusammenset-KrojeK.iic.ue _{h Scha}i_tstufen, und es ergeben

SÄÄ «* ^einem komplizierten Aufbau ' aus Hauptstufen und zahlreichen Querverbindungsstu-