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DE2618028C2 - Universell einsetzbares, in integrierter Schaltkreistechnik ausführbares Zeitglied - Google Patents

Universell einsetzbares, in integrierter Schaltkreistechnik ausführbares Zeitglied

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DE2618028C2
DE2618028C2 DE2618028A DE2618028A DE2618028C2 DE 2618028 C2 DE2618028 C2 DE 2618028C2 DE 2618028 A DE2618028 A DE 2618028A DE 2618028 A DE2618028 A DE 2618028A DE 2618028 C2 DE2618028 C2 DE 2618028C2
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DE
Germany
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charging
timing element
electrical switch
input
logic
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DE2618028A
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Hartmut 7410 Reutlingen Seiler
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/062—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
    • F02D41/064—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting at cold start
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
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    • B60Q11/005—Arrangement of monitoring devices for devices provided for in groups B60Q1/00 - B60Q9/00 for lighting devices, e.g. indicating if lamps are burning or not
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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Description

Die Erfindung betrifft ein universell einsetzbares, in integrierter Scte-dtkreistechnik ausführbares Zeitglied gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Zeitglied ist aus der DE-OS 24 28 015 bekannt. Dort sind einem Kondensator zwei durch elektrische Schalter gesteuerte Ladewiderstände zugeordnet. Diese Anordnung bildet ein Zeitglied mit zwei unterschiedlichen Standzeiten. Ein einziger, sehr niederohmiger Entladewiderstand ist dem Kondensator zur schnellen Entladung nach Ablauf der Ladephase, die hier gleich der Standzeit ist, zugeordnet. Dies hat zum einen den Nachteil, daß die Entladezeit des Kondensators nicht für die Funktion des Zeitglieds mitverwendet werden kann und somit eine unr-ätze Fehlzeit darstellt Darüber hinaus hat diese kurze Entladezeit, insbesondere bei integrierten Schaltungen, unerwünschte Stromimpulse zur Folge, die zu unerwünschten Störungen im integrierten Schaltkreis führen können. Schließlich sind niederohmige Widerstände schlecht integrierbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Zeitglied der eingangs genannten Art eine möglichst universelle Anwendbarkeit durch verschiedene Zeitkonstanten in integrierter Bauweise zu erreichen, wobei dieses Zeitglied störunanfällig ist und eine nur geringe äußere Beschaltung aufweist. Die Zeitkonstanten sollen von außen einstellbar sein.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Neben der Vermeidung der.genannten Nachteile des Standes der Technik können durch die Zuordnung separater Komparatoren für jeden Lade-Entladekreis, wobei die Komparatorausgänge über eine Steuerlogik miteinander verbunden sind, vorteilhaft sehr unterschiedliche Standzeiten gewählt werden, wobei bei gleichzeitiger Ansteuerung mehrerer Zeitgliedkreise keine Vermischung der Standzeiten eintritt, sondern eine Priorität der einzelnen Steuersignale festgelegt werden kann. Vorteilhaft ist auch die Möglichkeit, durch das Vorhandensein mehrerer Komparatoren einen Kreis als astabilen Multivibrator einzusetzen. Zum Beispiel kann ein solches, integriertes Zeitglied beim Kraftfahrzeug sowohl die Scheibenwischer-Intervallschaltung, wie auch die Wisch-Wasch-Vorrichtung des
Scheibenwischers steuern. Weitere Anwendungsmöglichkeiten im Kraftfahrzeug sind z. B. die Steuerung von Blinkgebern, die Heckscheibenheizung, der Vorglühautomatik bei Dieselmotoren und der Kaltstartanreicherung von Kraftstoff, Durch einen einzigen, genormten integrierten Zeitglied-Baustein, der für den jeweiligen Anwendungsfall durch äußere Beschallung mit Widerständen programmierbar ist, wird eine billigere und einfachere Steuerung von zeitgesteuerten Vorgängen ermöglicht
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben- >5
An zwei Anschlußklemmen 10, 11 anliegende Ein-Aus-Signale zur Steuerung zweier verschiedener, zeitgestesierter Funktionen sind über Strombegrenzungswiderstände 12,13 an zwei Eingangsklemmen 14, 15 eines integrierten Zehglieds gelegt Die Klemme 14 ist an den Steuereingang eines ersten elektrischen Schalters 16 angeschlossen, der ais NPN-Transistor ausgebildet ist Weiterhin ist die Klemme \t über die Reihenschaltung eines ersten NOR-Gatters 17 mit einem zweiten NOR-Gatter 18 an den Steuereingang eines zweiten elektrischen Schalters 19 angeschlossen, der ebenfalls als NPN-Transistor ausgebildet ist Weiterhin ist die Klemme 14 direkt mit einem Eingang des zweiten NOR-Gatters 18 verbunden. Der Emitter des ersten Schalttransistors 16 ist über einen ersten so Ladewiderstand 20 und einen ersten Entladewiderstand
21 mit dem Kollektor des zweiten Schalttransistors 19 verbunden. Der Verknüpfungspunkt zwischen den beiden Widerständen 20,21 ist über einen Kondensator
22 mit Masse verbunden. Die Schalter 16, 19, die Widerstände 20, 21 und der Kondensator 22 bilden ein erstes Lade- und Entladesystem, d. h. ein erstes internes Zeitglied mit einer Zeitkonstante für den Lade- und einer Zeitkonstante für den Entladevorgang.
Die Klemme 15 ist über die Reihenschaltung einer ersten Umkenrstufe 23 mit einem dritten NOR-Gatter 24 an den Steuereingang eines dritten elektrischen Schalters 25 angeschlossen, der ebenfalls als NPN-Transistor ausgebildet ist Der Ausgang der ersten Umkehrstufe 23 ist über eine zweite Umkehrstufe 26 an « den Steuereingang eines vierten elektrischen Schalters 27 angeschlossen, der ebenfalls als NPN-Transistor ausgebildet ist.
Der Steuereingang, bzw. die Basis des Steuertransistors 27 ist mit einem weiteren Eingang des dritten w NOR-Gatters 24 verbunden. Der Emitter des dritten Schalttransistors 25 ist über die Reihenschaltung eines zweiten Ladewiderstands 28 mit einem zweiten Entladewiderstand 29 an den Kollektor des vierten Schalttransistors 27 angeschlossen. Der Verknüpfungspunkt zwischen den beiden Widerständen 28, 29 ist ebenfalls an den Kondensator 22 angeschlossen. Die Schalttransistoren 25,27, die Widerstände 28,29 und der Kondensator 22 bilden ein zweites Lade- Entladesystem, d.h. ein zweites internes Zeitglied mit einer Zeitkonstante für den Lade- und einer Zeitkonstanten für den Entladevorgang.
Der Verknüpfungspunkt der Widerstände 20, 21, 28, 29 ist mit je einem Eingang zweier Komparatoren 30,31 verbunden. Der Ausgang des ersten Komparator 30 ist mit einem zweiten Eingang des ersten NOR-Gatters 17 verbunden und der Ausgang des zweiten Komparators 31 ist an den Steuerein^ang des vierten elektrischen Schalters 27 angeschlossen. Der Ausgang des ersten Komparators 30 ist weiterhin über ein ODER-Gatter 32 mit dem Steuereingang eines fünften elektrischen Schalters 33 verbunden, der ebenfalls als NPN-Transistor ausgebildet ist Der positive Pol einer Spannungsquelle 34 ist über die Reihenschaltung der Magnetwicklung eines Relais 35 mit der Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors 33 an Masse angeschlossen. Statt des Relais 35 kann ein beliebiger weiterer Verbraucher vorgesehen sein.
Zur direkten Steuerung des Relais 35 unter Umgehung des Zeitglieds ist eine weitere Eingangsklemme 36 an einem zweiten Eingang des ODER-Gatters 32 angeschlossen. Dazu wird ein an einer Anschlußklemme 37 anliegendes Ein-Aus-Signal über ein Strombegrenzungswiderstand 38 an die Eingangsklemme36 angelegt
Der erste Komparator 30 ist dem ersten Lade-Entladesystem 16, 19, 20, 21, 22 zugeordnet Dieses System ist als dominierendes System ausgebildet d. h. wenn ein Eingangssignal an der Kleine 10 anliegt so bleibt ein an der Klemme U anliegenJr 5 Signal ohne Wirkung. Dazu ist der Ausgang des zweiten Komparators 31 über ein viertes NOR-Gatter 39 mit einem dritten Eingang des ODER-Gatters 32 verbunden. Außerdem ist der Ausgang der ersten Umkehrstufe 23 mit einem zweiten Eingang des vierten NOR-Gatters 39 verbunden. Der Ausgang des ersten NOR-Gatiers 17 ist an dem Eingang der ersten Umkehrstufe 23 angeschlossen.
Der positive Pol der Spannungsquelle 34 ist über einen weiteren Strombegrenzungswiderstand 40 und eine weitere Eingangsklemme 41 mit den Kollektoren der Schalttransistoren 16, 25 verbunden. Die Emitter der Schalttransistoren 19,27 sind an Masse angeschlossen.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise des integrierten Zeitglieds sei festgestellt, daß die verwendeten logischen Glieder so aufgebaut sein sollen, dsö bei gleichzeitigem Auftreten eines 0-Signals und eines 1-Signals an einem Punkt das 0-SignaI überwiegt. Ebensogut können auch logische Glieder verwendet -werden, bei denen dies umgekehrt ist. Die logische Schaltung wird in diesem Fall etwas modifiziert werden müssen, es ist jedoch für den Fachmann nicht schwierig, die entsprechenden logischen Funktionen mit anderen logischen Schaltgliedern zu realisieren. Mit einem Karnaugh-Diagramm können die verschiedenen Schaltmöglichkeiten aufgezeigt werden und beliebig gewählt werden. Durch die in der Digitaltechnik gebräuchlichen Begriffe 1-Signal und 0-Signal wird jeweils ein Potential bezeichnet, das im Falle des 1-Signals in der Größenordnung des Pluspotentials liegt und im Falle des 0-Signals ungefähr dem Massepotential entspricht.
Solange an der Klemme 10, bzw. Klemme 14, ein 1-Signal anliegt, das z. B. durch einen mit de.r positiven Pol der Spannungsquelle 34 verbundenen Schalter erzeugt wird, ist der erste elektrische Schalter 16 geöffnet und der Kondensator 22 wird über den ersten Ladewiderstand 2i und den zweiten elektrischen Schalter 19 ist in der Zeit nicht möglich, da der zweite elektrische Schalter 19 von der Klemme 14 her für das zweite NOR-Gatter 18 gesperrt ist. Ist das 1-Signal an der Klemme 14 beendet und ist gleichzeitig die obere Schwellspannung des ersten Komparators 30 überreicht, bzw. überschritten, so liegt das 1-Signal am Ausgang des Komparators 30 über die beiden als Umkehrstufen wirkenden NOR-Gatter 17, 18 als
I-Signal am Steuereingang des zweiten elektrischen Schalters 19. der dadurch geschlossen wird und die Entladung des Kondensators 22 über den ersten Entladewidersiand 21 und den zweiten elektrischen Schalter 19 herbeiführt. ■->
Nach Beendigung des I-Signals an der Klemme 14 ist der erste elektrische Schalter 16 gesperrt, wodurch eine weitere Aufladung des Kondensators 22 verhindert wird. Sinkt die Spannung des Kondensators 22 unter den Wert der unteren Schwellspannung des Komparators 30, so liegt am Ausgang des Komparators 30 wieder ein 0-Signal an. das über die beiden NOR-Gatter 17, 18 den elektrischen Schalter 19 sperrt.
Während der Dauer des 1-Signals am Ausgang des Komparators 30 wird über das ODER-Gatter 32 der ii fünfte elektrische Schalter 33 geschlossen, und das Relais 35 wird betätigt.
Während eines I-Signals an der Klemme 14 oder während eines 1-Signals am Ausgang des Komparators 30 liegt am Ausgang des ersten NÖR-Gatters 17 ein >o 0-Signal. Dieses 0-Signal wird durch die erste Umkehrstufe 23 in ein I-Signal umgewandelt und liegt an einem Eingang des vierten NOR-Gatters 39 an, an dessen Ausgang dadurch ein 0-Signal erzeugt wird. Diese 0-Signal am Ausgang des vierten NOR-Gatters 39 r, besteht unabhängig davon, ob am Ausgang des zweiten Komparators 31 ein 0-Signal oder ein 1-Signal liegt. Der Einfluß des zweiten Komparators 31 wird dadurch ausgeschaltet.
Liegt an den Klemmen 11 bzw. 15, ein 1-Signal, so jo wird der elektrische Schalter 25 über die erste Umkehrstufe 23 und das als Umkehrstufe wirkende drifte NOR-Gatter 24 geschlossen und der Kondensator 22 wird über den zweiten Ladewiderstand 28 aufgeladen. Der dem Entladewiderstand 29 hin zugeordnete y> elektrische Schalter 27 ist zu dem Zeitpunkt gesperrt, da ein 0-Signal vom Ausgang des zweiten Komparators 31 her am Steuereingang des elektrischen Schalters 27 anliegt. Die Spannung am Kondensator 22 steigt solange an, bis die obere Schwellspannung des zweiten Komparators 31 erreicht ist und an dessen Ausgang ein 1-Signal erscheint. Dieses 1-Signal führt über das NOR-Gatter 24 zur Sperrung des dritten elektrischen Schalters 25 und zum Leitendwerden des vierten elektrischen Schalters 27. Der Kondensator 22 entlädt 4i sich über den Entladewiderstand 29 bis die untere Schwellspannung des zweiten Komparators 31 erreicht, bzw. unterschritten ist Da nun am Ausgang des zweiten Komparators 31 wieder ein 0-Signal anliegt, wird der dritte elektrische Schalter 25 wieder stromleitend und der vierte elektrische Schalter 27 gesperrt Dieser Vorgang wiederholt sich solange, wie ein 1-Signal an der Klemme 11 bzw. an der Klemme 15 liegt Nur dann, wenn ein 1-Signal an die Klemme 10 bzw. 14 angelegt wird oder wenn am Ausgang des ersten Komparators 30 aufgrund eines solchen, an den Klemmen 10, 14 anliegenden Signals ein 1-Signal anliegt wird das 1-Signal an der Klemme 15 durch das 0-Signal am Ausgang des ersten NOR-Gatters 17 wirkungslos gemacht Ein Eingangssignal an der Klemme 10 dominiert somit über einem Eingangssignal an der Klemmen.
Wie bereits ausgeführt ist während des Betriebs des ersten Komparators 30 aufgrund eines Signals an den Klemmen 10, 14 der zweite Komparator 31 durch das vierte NOR-Gatter 39 zum fünften elektrischen Schalter hin gesperrt Liegt dagegen an den Klemmen 10,14 ein 0-Signal und an den Klemmen 11,15 ein !-Signal, so ist das vierte NOR-Gatter 39 nicht gesperrt und Signale am Ausgang des zweiten Komparators 31 steuern den fünften elektrischen Schalter 33. Während dieser Zeit verbleibt am Ausgang des ersten Komparators 30 ein 0-Signal. da die obere Schwellspannung des ersten Komparators 30 über der oberen Schwellspannung des zweiten Komparators 31 liegt.
Das beschriebene Zeitglied kann voll integriert werden, jedoch sind die Lade- und Entladewiderstände 20, 21, 28, 29 und der Kondensator 22 als diskrete Bauelemente zur äußeren Beschallung und Programmierung des Zeitglieds extern angeordnet. Ebenso werden die Strombegrenzungswiderstände 12, 13, 38, 40, wie auch das Relais 35 extern angeordnet. Diese Strombegrenzungswiderstände 12, 13, 38, 40 müssen nicht in jedem Fall vorgesehen sein und können — falls die Gesamtauslegung dies gestattet — gegebenenfalls auch entfallen. Als Versorgungsspannungsquelle 34 ist vorzugsweise eine stabilisierte Spannung vorzusehen, die eine Schutzschaltung gegen Überspannungen zum Schutz des integrierten Zeitglieds aufweisen kann. Die Bauelemente für die stabilisierte Spannungsquelle können natürlich ebenfalls, zusammen mit dem Zeitglied, zu einem einzigen integrierten Baustein zusammengefaßt werden. Das Zeitglied kann natürlich beliebig erweitert werden, d. h. weitere Lade- Entladesysieme, bestehend aus jeweils einem Lade- und einem Entla*lewiderstand, sowie zwei zugeordneten elektrischen Schaltern können zur beschriebenen Anordnung dazugeschaltet werden. Ein dritter Komparator wäre ebenfalls vorzusehen. Die Beschallung der weiteren Lade- Entladesysteme durch logische Schaltglieder kann analog erfolgen und Verbindungsleitungen zur Schaffung von dominierenden Systemen können wahlweise vorgesehen sein.
Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung eignet sich insbeondere zur Zeitsteuerung des Scheibenwischermotors eines Kraftfahrzeugs. Dazu wird an die Klemme 10 das Signal für den Wisch-Wasch-Betrieb gelegt, d. h. auf ein Signal hin wird die Spritzanlage betätigt und — bedingt durch die Verzögerung durch den Aufiadevorgang des Kondensators 22 über den Widerstand 20 — wird danach der Scheibenwischermotor in Gang gesetzt. An die Klemme 11 kann dann das Signal für den Intervallbetrieb des Scheibenwischers gelegt werden.
Sollen mehrere Verbraucher 35 und damit mehrere zugeordnete, elektrische Schalter 33 vorgesehen werden, so können die Ausgänge der betreffenden Komparatoren entweder direkt mit den Steuereingängen der betreffenden elektrischen Schalter verbunden "3ein oder mehrere Komparatoren können über Gatter verknüpft an dem jeweiligen Steuereingang des betreffenden elektrischen Schalters angeschlossen sein.
Die Verknüpfung der Ausgänge von Komparatoren kann statt über das ODER-Gatter 32 — wie in der Zeichnung dargestellt — auch über ein UND-Gatter erfolgen, das wahlweise invertierende und nicht-invertierende Eingänge aufweist Auf diese Weise erfolgt die Ansteuerung des Schalters 33 nur dann, wenn eine bestimmte Ausgangssignal-Kombination von Komparatoren vorliegt Weiterhin können, sofern eine größere Zahl von Komparatoren, bzw. Lade-Entladesystemen vorgesehen ist ein Teil der Komparator-Ausgänge über UN D-Verknüpfungen und ein anderer Teil über ODER-Verknüpfungen miteinander verbunden sein, wobei einzelne Komparatoren auch beiden logischen Verknüpfungen zugeordnet sein können.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Universell einsetzbares, in integrierter Schalt-kreistechnik ausführbares Zeitglied, dessen Zeitkonstante durch die Lade- und Entladezeit eines Kondensators vorgebbar sind, mit einem Kondensator, der mit wenigstens zwei, durch elektrische Schalter gesteuerte Ladewiderständen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ladewiderstand (20, 28) ein separater, durch einen elektrischen Schalter ,(19, 27) gesteuerter Entladewiderstand (21, 19) zugeordnet ist, daß an den Ladekondensator (22) Komparatoren (30, 31) angeschlossen sind, daß jeder Komparator (30, 31) einem Lade- und einem Entladewiderstand (20, 28 {τ bzw. 21,29) zugeordnet ist, daß die Komparatorausgänge mit einer Steuerlogik (32,39) verbunden sind zur Festlegung der verschiedenen Standzeiten und daß der Ausgang wenigstens eines Komparztors (30, 31) mit dem Steuereingang des dem zugeordneten Entladesideratand (21, 29) zugeordneten elektrischen Schalters (19# 27) verbunden ist
2. Zeitglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in integrierter Bauweise ausgeführt ist und daß es durch äußere Beschallung mittels Lade- und Entladewiderständen (20, 28 bzw. 21, 29) sowie durch den Kondensator (22) programmiert ist
3. Zeitglied nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ladewiderstand (20,28) vorzugsweise ein eigener Steuereingang (10, 11) zugeordnet ist.
4. Zeitglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ±m Lade- und Entladesystem (20,21, 16, 19) vorgesehen ist, dessen Eingang sowohl mit dem Steuerein;; mg des elektrischen Schalters (16), der dem Lade widerstand (20) zugeordnet ist, wie auch über eine Schaltlogik (18) mit dem Steuereingang des elektrischen Schalters (19) der dem Entladewiderstand (21) zugeordnet ist, verbunden ist, derart, daß durch die Schaltlogik (18) bei Anliegen eines Eingangssignals der Entladeschalter(19)gesperrt ist.
5. Zeitglied nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Lade- Entladesystem (28, 29, 25, 27) vorgesehen ist, dessen zugeordneter Komparator (31) mit dem Lade- und Entladeschalter (23,27) als Multivibrator geschaltet ist, der durch ein Eingangssignal am Lingang (15) einschaltbar ist.
6. Zeitglied nach wenigstens einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenig- so stens zwei Lade- Entladesysteme zur Blockierung eines Systems durch das andere System über eine Blockierlogik (17) miteinander verbunden sind.
7. Zeitglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des einem dominierenden System zugeordneten Komparator (30) sowie der Eingang des dominierenden Systems selbst mit der Blockierlogik (17) verbunden ist, so daß während der Lade- und Entladephase des dominierenden Systems die mit dem Ausgang der Blockierlogik (17) t>o verbundenen, nichtdominierenden Systeme gesperrt sind.
8. Zeitglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Steuerlogik (32, 39) eine weitere Schaltlogik (32) aufweist, daß die Ausgänge von wenigstens zwei Komparatoren (30, 31) über die weitere Schaltlogik (32) mit dem Steuereingang eines elektrischen Schalters (33) verbunden sind, daß der elektrische Schalter (33) zum Ein- und Ausschalten von Verbrauchern vorgesehen ist und mittels der weiteren Schaltlogik (32) der elektrische Schalter (33) durch die Komparatoren (30, 31) alternativ steuerbar ist
9. Zeitglied nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlogik (32, 35) ein Schaltelement (39) aufweist, daß zwischen die Abgänge von Komparatoren (31) nichtdominierender Lade-Entladesysteme (28, 29, 25, 27) und der weiteren Schaltlogik (32) das Schaltelement (39) geschaltet ist, dessen Steuereingang an die Blockierungs-Verbindungsleitung zu einem dominierenden System (20, 21,16,19) angeschlossen ist
10. Zeitglied nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet daß ein Überbrückungseingang (37) des Zeitglieds über die weitere, als ODER-Gatter (32) ausgebildete Schaltlogik direkt mit dem Steuereingang des elektrischen Schalters (33) verbunden ist
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