DE3417102A1

DE3417102A1 - Verfahren zur ansteuerung eines monostabilen relais und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3417102A1
Application number: DE19843417102
Authority: DE
Inventors: Hans 8501 Eckental Graßer; Tilmann 8524 Neunkirchen Krüger; Erwin 8505 Röthenbach Potthof
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1984-05-09
Filing date: 1984-05-09
Publication date: 1985-11-14
Also published as: GB8511792D0; GB2160733B; FR2564237A1; GB2160733A

Description

DIEHL GMBH & CO., 8500 Nürnberg

Verfahren zur Ansteuerung eines monostabilen Relais und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines monostabilen Relais gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Verfahren sind bekannt.

Aus der DE-PS 28 09 905 ist eine Schaltungsanordnung zum Halten eines Relais bekannt, bei welcher für das Anziehen und das Halten des Relais zwei getrennte Stromquellen vorgesehen sind. Der Anzug des Relais wird durch Anlegen an die erste Stromquelle erreicht.

Der dabei das Relais durchfließende Strom löst ein Steuersignal aus, welches das Relais von der ersten Stromquelle trennt und an die zweite Stromquelle legt. Die zweite Stromquelle ist so ausgelegt, daß der Leistungsverbrauch des Relais geringer ist als bei einem Betrieb mit der ersten Stromquelle, d.h., das Relais kann nur noch gehalten werden, nicht aber nach einem Abfall wieder anziehen. Bei Störungen der Spannungsversorung, welche dazu führen könnten, daß das (angezogene) Relais abfällt, wird von einer Reglerschaltung, welche ebenfalls den Stromfluß durch das Relais abfühlt, die erste Stromquelle zumindest teilweise parallel zur zweiten Stromquelle geschaltet, so daß ein vorgegebener Mindeststromfluß durch das Relais nicht unterschritten wird.

Der Aufwand für eine derartige Schaltungsanordnung ist relativ hoch, insbesondere auch durch die Anwendung analoger Regeltechnik. 25

Weiterhin sind zwei Stromquellen, welche auf Spannungsquellen mit unterschiedlichen Spannungswerten basieren, für den Betrieb des Relais notwendig. Durch das teilweise Zuschalten der ersten Stromquelle bei Versorgungsspannungsstörungen können höhere Verlustleistungen auftreten. Weiterhin ist es notwendig, daß der Strom durch das Relais abgefühlt wird, was ebenfalls zu Verlusten führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Verfahren zur Ansteuerung eines monostabilen Relais anzugeben, welches unter Beibehaltung der Vorteile des Standes der Technik den Leistungsverbrauch für den Betrieb des Relais weiter verringert. Insbesondere soll das Relais nur mit einer einzigen Stromversorgung, d.h., mit einer einzigen Spannungsquelle betreibbar sein. Weiterhin soll die Ansteuerung des Relais, vorzugsweise auch bei Störungen der Stromversorgung, rein digital erfolgen. Ferner soll eine für die Durchführung des Verfahrens auszubildende Anordnung leicht integrierbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Verfahrensschritte nach dem Kennzeichen des Anspruches 1 durchgeführt.

Dieses Verfahren weist insbesondere den Vorteil auf, daß es nicht auf die Anwendung bei elektromagnetisch angetriebenen Relais beschränkt ist, sondern daß es auch die Ansteuerung bei anderen Antriebsarten, wie bspw. bei piezoelektrischen Antrieben, gestattet. Weiterhin kann dieses Verfahren in einfacher Weise mittels eines zweckentsprechend programmierten Mikrocomputers angewendet werden, wobei das Relais vorteilhafterweise direkt, oder bei ungenügender Ausgangsbelastbarkeit des Mikrocomputers über einen steuerbaren Schalter oder über eine Treiberstufe angesteuert wird.

Weitere Vorteile sind den Unteransprüchen entnehmbar.

So kann der Anzugsimpuls jeweils nach einem bestimmten Zeitraum oder einer vorgebbaren Anzahl von Halteimpulsen wiederholt werden. Durch diese Maßnahme kann verhindert werden, daß das Relais länger als für eine maximal zulässige Zeitspanne im abgefallenen Zustand verbleibt.

Bei schwankender Versorungsspannung kann in vorteilhafter Weise die Dauer des Anzugsimpulses derart variiert werden, daß innerhalb eines bestimmten Schwankungsbereiches ein sicheres Anziehen des Relais bei minimalem Leistungsverbrauch ermöglicht wird.

In gleicher Weise kann bei schwankender Versorgungsspannung die Zahl oder Dauer der Halteimpulse variiert werden. Damit kann die ■ Verlustleistung des Relais im angezogenen Zustand auf ein Minimum beschränkt werden, ohne daß es bei einem Absinken der Versorgungsspannung sofort zu einem Abfallen des Relais kommt.

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist in einfacher Weise mit herkömmlichen elektronischen Bausteinen realisierbar. Zur Erzeugung des Anzugsimpulses kann dabei bspw. ein flankengetriggertes Monoflop mit geeigneter Zeitkonstante als Zeitglied Verwendung finden. Als Halteimpuls dienen dabei vorzugsweise Ausgangsimpulse aus einer einfachen Takterzeugungsschaltung. Wird eine Takterzeugungsschaltung mit spannungsanhängiger Ausgangsfrequenz eingesetzt, welche ein flankengetriggertes Monoflop mit geeigneter Zeitkonstante erhält, so werden die Halteimpulse in einfacher Weise als Impulse mit konstanter Länge und variabler Wiederholfequenz erzeugt.

Besonders präzise arbeitet eine entsprechende Anordnung, wenn als Zeitglieder Zähler mit einer nachgeschalteten Vergleicherstufe verwendet werden, wobei der jeweilige Zählerstand bei Ansprechen der Vergleicherstufe der Dauer von Anzugs- oder Halteimpulsen, bzw. der Wiederholdauer der Anzugsimpulse entspricht.

Weitere Vorteile sind der Zeichnung und der Beschreibung entnehmbar.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt im einzelnen in
05

Fig.l mehrere Spannungs-Zeit-Diagramme zum erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig.2 ein Schaltschema für eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens;

Fig.3 ein weiteres Schaltschema für eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
15

Die Fig. 1 besteht aus vier Spannungs-Zeit-Diagrammen a bis d wobei die horizontale Zeitachse t für alle Diagramme gültig ist.

Diagramm a zeigt einen Spannungsverlauf für die herkömmliche Ansteuerung eines monostabilen Gleichstromrelais, welches zum Zeitpunkt t. mit einer Vorsorgungsspannung U beaufschlagt wird und somit umschaltet.

Diagramm b zeigt einen Spannungsverlauf für die erfindungsgemäße Ansteuerung eines derartigen Relais, welches ebenfalls zum Zeitpunkt t, umschalten soll.

Dazu wird dem Relais ab dem Zeitpunkt t, während einer vorgegebenen Mindestzeit T. die Versorgungsspannung U als Anzugsimpuls A zugeführt. Die Mindestzeit T. richtet sich dabei nach den elektromechanischen Eigenschaften des Relais, wobei unter elektromechanischen Eigenschaften die Anzugs- bzw. Schaltgeschwindigkeit des Relais bei der jeweiligen Versorgungsspannung U gemeint ist. Die Mindestzeit T. für den Anzugsimpuls A liegt dabei bei üblichen Relais in der Größenordnung zwischen einer und einhundert Millisekunden.

Es ist selbstverständlich möglich, den Anzugsimpuls A - bspw. aus Sicherheitsgründen - über die Mindestzeit T. hinaus zu verlängern.

Nach dem Ende des Anzugsimpulses A zu einem Zeitpunkt t„ liegt die Versorgungsspannung U in getakteter Form als Halteimpulse H mit einer Periodendauer t_u am Relais an. Die Periodendauer t_u ist dabei

π π

wiederum abhängig von den elektromechanischen Eigenschaften des Relais und liegt bei üblichen Relais im Bereich unterhalb etwa zwanzig Millisekunden (entspricht einer Ansteuerfrequenz von etwa 50 Hz), vorzugsweise im Bereich zwischen 10 Millisekunden und 50 Mikrosekunden (entspricht einer Ansteuerfrequenz von etwa 100 Hz bis 20 kHz).

Das Puls-Pausen-Verhältnis der Halteimpulse liegt im Bereich von etwa 2:1 bis 1:2, vorzugsweise bei etwa 1:1, auch hier in Abhängigkeit der jeweiligen elektromechanischen Eigenschaften des Relais. Die Periodendauer t„ der Halteimpuls H wird dabei vorzugsweise so ausgewählt, daß es nicht zu Resonanzerscheinungen an Teilen des Relais kommt.

Weiterhin ist Diagramm b entnehmbar, daß das Relais nach einer vorgebbaren Anzahl von Halteimpulsen H zu einem Zeitpunkt t, mit einem weiteren Anzugsimpuls A der Länge T., welcher zum Zeitpunkt t^ endet, beaufschlagt werden kann. Dies dient dazu, ein infolge elektrischer oder mechanischer Störungen abgefallenes Relais erneut umzuschalten. Durch diese bevorzugte Maßnahme kann erreicht werden, daß das Relais nur für einen beschränkten, durch die Anzahl der vorgegebenen Halteimpulse H begrenzten Zeitraum im "falschen" Schaltzustand verbleibt.

In den Diagrammen c und d sind die Spannungsverläufe von zwei unterschiedlichen Verfahren zur Ansteuerung von Relais dargestellt, die vorzugsweise beim Auftreten von Schwankungen der Versorgungsspannung U eingesetzt werden. Dabei wird bei beiden Spannungsverläufen davon ausgegangen, daß die Versorgungsspannung U während der Ansteuerung der Relais gegenüber einer regulären Versorgungsspannung U um einen Betrag von etwa 20Si absinkt und dann konstant bleibt.

Die beiden anhand der Spannungsverläufe dargestellten Verfahren lassen sich selbstverständlich bei jeder Art von Schwankung der Versorgungsspannung U anwenden. Die beiden vorliegenden Beispiele in Diagramm c und d wurden ausschließlich aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung ausgewählt.

Wie aus den Diagrammen c und d entnehmbar ist, wird ein Relais ab dem Zeitpunkt t. mit einem Anzugsimpuls 1 beaufschlagt. Die Dauer T.

dieses Anzugsimpulses A ist gleich der im Diagramm b, da die Versorgungsspannung U hier gleich der regulären Versorgungsspannung U ist. Der Anzugsimpuls A endet zum Zeitpunkt t„, anschließend liegt die Versorgungsspannung U in getakteter Form als Halteimpuls H mit einer Periodendauer t_u an. Sinkt nun die tatsächliche Ver-

sorgungsspannung U auf einen Wert unterhalb der regulären Versorgungsspannung U , so wird das Relais mit modifizierten Halteimpulsen H¹ mit einer Periodendauer t,,, beaufschlagt.

In Diagramm c ist nun die Periodendauer t., gleich der Periodendauer t_ul, d.h., die Periodendauer ist unabhängig von der Höhe der Ver-

sorgungsspannung U; jedoch wird das Puls-Pausen-Verhältnis der Halteimpulse H' in Abhängigkeit von der Höhe der Versorgungsspannung U verändert, und zwar derart, daß das Puls-Pausen-Verhältnis mit abnehmender Versorgungsspannung U zunimmt und umgekehrt, d.h., die Dauer T_u, der Halteimpulse H¹ wird länger bei abnehmender Versorgungs-

spannung U und kürzer bei zunehmender Versorgungsspannung U.

In Diagramm d ist die Periodendauer t., kleiner als die Periodendauer t,,,, die Dauer T,,, der Halteimpulse H' ist jedoch gleich der Dauer T₁, der Halteimpulse H. Das bedeutet, daß sich die Anzahl

der das Relais beaufschlagenden Halteimpulse bei abnehmender Versorgungsspannung U pro Zeiteinheit erhöht, bzw. umgekehrt.

• m · /

Bei den beiden in den Diagrammen c und d beispielhaft beschriebenen Ansteuerungsverfahren wird also entweder das Puls-Pausen-Verhältnis der Halteimpulse H bzw. H' oder aber die Frequenz der Halteimpulse H bzw. H¹ bei konstanter Dauer T,. bzw. T,., der Halteimpulse H bzw. H' jeweils in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung U variiert Diese Variation wird vorzugsweise derart durchgeführt, daß das zeitliche Integral über die Halteimpulse H, H' für einen bestimmten Zeitraum T, welcher größer als die Periodendauer t_u bzw. t_u. ist,

π π

etwa gleich oder größer als U · T/3, vorzugsweise U · T/2 sein soll, d.h., der zeitliche Mittelwert der Halteimpulse H bzw. H¹ soll über einen bestimmten Zeitraum jeweils gleich und konstant sein.

Weiterhin ist dem Diagramm c entnehmbar, daß dem Relais - wiederum zum Zeitpunkt t, - ein erneuter Anzugsimpuls A¹ zugeführt wird. Dieser Anzugsimpuls A' endet zum Zeitpunkt t.' und weist die Dauer T., auf. Da hier, wie im Vorstehenden beschrieben, die Versorgungsspannung U niedriger als die reguläre Versorgungsspannung U sein soll, weist der Anzugsimpuls A¹ eine größere Dauer T., auf als der ursprüngliche Anzugsimpuls A. Der Energieinhalt (U · T.,) des erneuten Anzugsimpulses A' soll dabei gleich dem Energieinhalt (U · T.) des ursprünglichen Anzugsimpulses A sein, d.h., ein eventueil abgefallenes Relais soll auch bei niedriger Versorgungsspannung U ggf. anziehen können. Ist dagegen die Versorgungsspannung U höher als die reguläre Versorgungsspannung U , so kann die Dauer T-, der

Γ Η

Anzugsimpulse A¹ zum Zwecke der Energieeinsparung in gleicher Weise verkürzt sein.

In Diagramm d wurde auf die Darstellung eines weiteren Anzugsimpulses A' verzichtet. Falls auch hier die Anzugsimpulse A' abhängig von der Versorgungsspannung U ausgelegt sind, würde sich für die Dauer T., dieses weiteren Anzugsimpulses A' das gleiche ergeben, wie bei dem Verfahren nach Diagramm c, da bei beiden Beispielen die Versorgungsspannung U in der gleichen Weise von der regulären Versorgungsspannung U abweicht.

Es ist aber selbstverständlich auch ein Verfahren anwendbar, bei welchem nur die Halteimpulse H bzw. H¹ in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung U variiert werden, während die Dauer T. der Anzugsimpulse A von vorneherein so gewählt ist, daß das Relais auch bei der niedrigsten zulässigen Versorgungsspannung U noch sicher umschaltet.

Die weiteren Figuren zeigen zwei Schaltschemata zur Ansteuerung eines Relais nach einem der obenbeschriebenen Verfahren. Die Schaltungen sind dabei vorzugsweise so ausgelegt, daß sie in einfacher Weise statt eines herkömmlichen monostabilen Relais ohne elektronische Ansteuerung eingesetzt werden können.

Figur 2 zeigt eine besonders einfache Schaltungsanordnung, bei welcher die Dauer T. des Anzugsimpulses A spannungsunabhängig und konstant ist. Die Halteimpulse H können - bei Verwendung entsprechender Bausteine in der Schaltungsanordnung - entweder spannungsunabhängig bezüglich der Dauer T„ und ihrer Periodendauer t„ sein, oder aber spannungsabhängig bezüglich ihrer Periodendauer t,, bei konstanter Dauer Tj, (wie beim Verfahren nach Diagramm d).

In Figur 2 wird ein monostabiles Relais 1 mit seinem einen Erregeranschluß 2 direkt an einen Versorgungsspannungseingang E gelegt. Der andere Erregeranschluß 3 des Relais 1 ist mit einem steuerbaren Schalter 4 verbunden, z.B. einem entsprechend dimensionierten Transistor 5 in Emitterschaltung, in dessen Kollektorleitung das Relais 1 liegt.

Der steuerbare Schalter 4 wird über ein Oder-Gatter 6 mit den Ausgangssignalen (A und H) eines Zeitgliedes 7 zur Erzeugung der Anzugsimpulse A, z.B. einem flankengetriggertem Monoflop und einer Halteimpulserzeugungsschaltung 8 angesteuert.

Dabei ist das Zeitglied 7 direkt mit dem Versorgungsspannungseingang E verbunden und erzeugt beim Anlegen der Versorgungsspannunc U einen Anzugsimpuls A mit einer festgelegten Dauer T..

Die Halteimpulserzeugungsschaltung 8 besteht aus einem Oszillator und einem flankengetriggerten Monoflop 10. Der Oszillator 9 ist ebenfalls mit dem Versorgungsspannungseingang E verbunden, und erzeugt Taktimpulse solange die Versorgungsspannung U anliegt. Das Monoflop 10 wird direkt von den vom Oszillator 9 erzeugten Taktimpulsen angesteuert, und erzeugt bei jedem Taktimpuls einen Halteimpuls H einer festgelegten Dauer T... Die Frequenz bzw. Periodendauer t„ der Halteimpulse H wird somit durch die Frequenz des Oszillators 9 vorgegeben, während die Dauer T,, der Halteimpulse H durch die Verzögerungsdauer des Monoflops 10 festgelegt ist.

Wird nun im Oszillator 9 mit einer festgelegten (versorgungsspannungsunabhängigen) Frequenz eingesetzt, so wird das Monoflop 10 völlig spannungsunabhängig angesteuert, d.h., die Periodendauer t„ und die Dauer Τ_μ der Halteimpulse H sind jeweils konstant und unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung U.

Wird dagegen ein spannungsgesteuerter Oszillator 9 mit geeigneter Spannungs-Frequenz-Kennlinie eingesetzt, so wird die Periodendauer t., bzw. t_ul der Halteimpulse H bzw. H' abhängig von der Höhe der Vern

sorgungsspannung U, wie eingangs der Beschreibung zu Fig. 2 erläutert, während die durch das Monoflop 10 bestimmte Dauer T„ bzw. T,,, der Halteimpulse H, H' konstant bleibt.

Die Spannungs-Frequenz-Kennlinie des Oszillators 9 muß dabei so aussehen, daß die Frequenz mit ansteigender Versorgungsspannung U entsprechend den elektromechanischen Eigenschaften des Relais 1 abnimmt, d.h., daß weniger Halteimpulse H mit konstanter Dauer T_u pro Zeiteinheit erzeugt werden bzw. umgekehrt. π

Figur 3 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines monostabilen Relais 11, bei welcher eine besonders präzise Einstellung der Dauer T., T„ der Anzugsimpulse A und der Halteimpulse H auf die jeweilige Versorgungsspannung U ermöglicht ist. Für diese Schaltungsanordnung werden vorzugsweise flankengetriggerte Logikelemente eingesetzt.

...10

Dabei ist das Relais 11 - wie bei Fig. 2 - mit seinem einen Erregeranschluß 12 direkt an einen Versorgungsspannungseingang E gelegt. Der andere Erregeranschluß 13 des Relais 11 ist mit einem steuerbaren Schalter 14 verbunden z.B. mit einem entsprechend dimensionierten Transistor 15 in Emitterschaltung, in dessen Kollektorleitung das Relais 11 liegt.

Der steuerbare Schalter 14 wird über ein Oder-Gatter 16 mit den Ausgangssignalen (A und H) eines ersten Zeitgliedes 17 zur Erzeugung der Anzugsimpulse A und mit einer Halteimpulserzeugungsschaltung zur Erzeugung der Halteimpulse H angesteuert.

Das erste Zeitglied 17 besteht aus einem ersten rückstellbaren Zähler 21, dessen Zähleingang 22 ein erstes Und-Gatter 23 vorgeschaltet ist. Die Ausgänge 24 des Zählers 21 sind mit einem ersten Vergleicher 25 verbunden, welcher bei einem vorgegebenen Zählerstand sein Ausgangssignal von logisch 0 auf 1 umschaltet. Weiterhin ist dem ersten Vergleicher 25 ein erster Inverter 26 nachgeschaltet, dessen Ausgang 27 zum ersten mit dem Oder-Gatter 16 und zum zweiten mit einem Eingang 28 des ersten Und-Gatters 23 verbunden ist.

Die Halteimpulserzeugungsschaltung 18 besteht aus einem zweiten rücksetzbaren Zähler 31, dessen Zähleingang 32 ein zweites Und-Gatter vorgeschaltet ist. Die Ausgänge 34 des zweiten Zählers 31 sind mit einem zweiten Vergleicher 35 verbunden, welcher bei einem vorgegebenen Stand des zweiten Zählers 31 sein Ausgangssignal von logisch 0 auf 1 umschaltet. Dem zweiten Vergleicher 35 ist ein zweiter Inverter 36 nachgeschaltet, dessen Ausgang 37 mit dem Oder-Gatter verbunden ist.

Weiterhin ist ein zweites Zeitglied 19 vorgesehen, welches aus einem dritten rücksetzbaren Zähler 41 besteht, dessen Zähleingang 42 ein drittes Und-Gatter 43 vorgeschaltet ist. Ein Eingang 48 des Und-Gatters 43 ist mit dem (nicht-invertierten) Ausgangssignal des ersten Vergleichers 25 aus dem ersten Zeitglied 17 beaufschlagt.

...11

Die Ausgänge 44 des dritten Zählers 41 sind mit einem dritten V/ergleicher 45 verbunden, welcher ab einem vorgegebenen Stand des dritten Zählers 41 sein Ausgangssignal von logisch 0 auf 1 umschaltet. Mit diesem Ausgangssignal wird ein Rücksetzeingang 49 des dritten Zählers 41 sowie ein Rücksetzeingang 29 des ersten Zählers 21 beaufschlagt.

Das erste und zweite Zeitglied 17, 19 sowie die Halteimpulserzeugungsschaltung 18 werden von einem spannungsgesteuerten Oszillator 51 und von einem Taktoszillator 52 mit fester Frequenz gesteuert. Dazu sind die beiden Oszillatoren 51, 52 direkt mit dem Versorgungsspannungseingang E verbunden und beginnen somit zu schwingen, sobald an die gesamte Anordnung die Versorgungsspannung U angelegt wird.

Der Taktoszillator 52 bestimmt durch seine feste Ausgangsfrequenz sowohl die Periodendauer t_u der Halteimpulse H, welche somit hier

versorgungsspannungsunabhängig und konstant ist, als auch die konstante Wiederholfrequenz für die Anzugsimpulse. Der Taktoszillator 52 steuert dazu die Halteimpulserzeugungsschaltung 18 über einen Rücksetzeingang 39 des zweiten Zählers 31 und das zweite Zeitglied 19 über einen zweiten Eingang 50 des dritten Und-Gatters 43.

Der von der Versorgungsspannung U gesteuerte Oszillator 51 weist eine entgegengesetzte Spannungs-Frequenz-Kennlinie an, wie bei Fig. 2 beschrieben, d.h., seine Taktfrequenz steigt mit der Versorgungsspannung U an und umgekehrt. Der Oszillator 51 bestimmt die Dauer T. bzw. T,. sowohl der Anzugsimpulse A, als auch der Halteimpulse H. Zu diesem Zweck steuert der Oszillator 51 das erste Zeitglied 17 über einen zweiten Eingang 30 des ersten Und-Gatters 23 und die Halteimpulserzeugungsschaltung 18 über einen zweiten Eingang 40 des zweiten Und-Gatters 43 an.

...12

Die vom spannungsgesteuerten Oszillator 51 erzeugte mittlere Frequenz muß die vom Taktoszillator 52 erzeugte Festfrequenz deutlich übersteigen z.B. wird bei einer Festfrequenz von 200 Hz eine mittlere Frequenz von 5 kHz für den Oszillator 51 gewählt. 05

Im Folgenden wird nunmehr die Funktion der Anordnung nach Fig. 3 näher erläutert:

Sobald an den Versorgungsspannungseingang E eine Versorgungsspannung U angelegt wird, beginnen die beiden Oszillatoren 51, 52 ihre jeweiligen Taktfrequenzen zu erzeugen. Der erste Zähler 21 aus dem ersten Zeitglied 17 steht auf Null und beginnt die versorgungsspannungsabhängige Taktfrequenz des Oszillators 51 zu zählen, bis er einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Bei diesem Wert ändert der erste Vergleicher 25 seinen Ausgangszustand von logisch 0 nach 1.

Mit diesem invertierten Ausgangssignal (logisch 0) wird der Eingang 28 des ersten Und-Gatters 23 angesteuert und damit der erste Zähler 21 gesperrt. Die Dauer dieses Zählvorganges ist nun von der Taktfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 51 abhängig. Entsprechend der obenbeschriebenen Spannungs-Frequenz-Kennlinie des Oszillators wird die Taktfrequenz bei niedriger Versorgungsspannung U geringer und die Zähldauer des ersten Zählers 21 damit größer bzw. umgekehrt. Das so gewonnene invertierte Ausgangssignal des ersten Vergleichers bildet dann den in seiner Dauer T. von der Versorgungsspannung U abhängigen Anzugsimpuls A.

Gleichzeitig werden nach dem Ende des Zählvorganges des ersten Zählers 21 mit dem nicht-invertierten Ausgangssignal (logisch 1) des Vergleichers 25 die jeweils ersten Eingänge 38, 48 des zweiten Und-Gatters 33 aus der Halteimpulserzeugungsschaltung 18 und des zweiten Und-Gatters 43 aus dem zweiten Zeitglied 19 angesteuert. Dadurch werden der zweite Zähler 31 und der dritte Zähler 41 freigegeben und beginnen zu zählen.

...13

Am zweiten Eingang 50 des dritten Und-Gatters 43 im zweiten Zeitglied 19 liegt die vom Taktoszillator 52 erzeugte Festfrequenz an. Nach der Freigabe des dritten Zählers 41 zählt dieser die festfrequenten Taktimpulse bis zu einem durch den dritten Vergleicher 45 vorgegebenen Zählerstand. Bei Erreichen dieses Zählerstandes schaltet der dritte V/ergleicher 45 sein Ausgangssignal von logisch 0 auf 1. Mit diesem Ausgangssignal wird der erste Zähler 21 aus dem ersten Zeitglied 17 sowie der dritte Zähler 41 zurückgesetzt. Dadurch wird im ersten Zeitglied 17 ein erneuter Zählvorgang ausgelöst, d.h., der Anzugsimpuls A wiederholt. Bis zum Ende des Anzugsimpulses A ist aber - wie oben beschrieben - der dritte Zähler 41 gesperrt. Da der dritte Zähler 41 bereits zurückgesetzt ist, kann das zweite Zeitglied 19 nach dem Ende des Anzugsimpulses A eine erneute Zählperiode beginnen, d.h., der Anzugsimpuls A wird nach einer vorgebbaren Zeit jeweils wiederholt.

Gleichzeitig mit dem Beginn der Zählperiode des zweiten Zeitgliedes wird auch der zweite Zähler 31 der Halteimpulserzeugungsschaltung freigegeben und zählt den vom versorgungsspannungsgesteuerten Oszilator 51 erzeugten Takt. Ab einem bestimmten Zählerstand des zweiten Zählers 31 schaltet der zweite Vergleicher 35 sein Ausgangssignal von logisch 0 auf 1. Dieses Ausgangssignal wird im zweiten Inverter 36 invertiert und bildet dann den von der Versorgungsspannung U abhängigen Halteimpuls H. Die Dauer T_u des Halteimpulses H ist

demnach von der Zähldauer des zweiten Zählers 31 und somit von der jeweiligen Taktfrequenz des versorgungsspannungsgesteuerten Oszillators 51 abhängig. Wie sich aus der obenbeschriebenen Spannungs-Frequenz-Kennlinie des Oszillators 51 ergibt, verkürzt sich demnach die Dauer L, der Halteimpulse H bei ansteigender Versorgungsspannung U und umgekehrt. Die Periodendauer t,, der Halteimpulse H wird durch die Taktfrequenz des Taktoszillators 52 bestimmt. Dabei ist der Taktoszillator 52 mit dem Rücksetzeingang 39 des zweiten Zählers 31 verbunden und setzt somit den Zähler 31 bei jedem Taktimpuls zurück. Die Periodendauer t_u der Halteimpulse H

ist demnach gleich der Periodendauer des vom Taktoszillator 52 erzeugten Taktes, d.h., die Periodendauer t_u der Halteimpulse H

ist versorgungsspannungsunabhängig und konstant.

...14

Nach dem Rücksetzvorgang des zweiten Zählers 31 beginnt dieser erneut den versorgungsspannungsabhängigen Takt des Oszillators 52 zu zählen. Dies wiederholt sich, bis durch das zweite Zeitglied erneut ein Anzugsimpuls A ausgelöst wird.

Die vom ersten Zeitglied 17 erzeugten Anzugsimpulse A und die von der Halteimpulserzeugungsschaltung 18 erzeugten Halteimpulse H werden über das Oder-Gatter 16 zusammengeführt und beaufschlagen den steuerbaren Schalter 14, welcher dann das Relais 11 entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren an die Versorgungsspannung U schaltet.

Zur Ansteuerung eines monostabilen Relais nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auch ein zweckentsprechend programmierter und beschalteter Mikrocomputer verwendbar. Analog zum Schaltschema nach Fig. 3 könnte bspw. ein entsprechend programmierter Mikrocomputer mit einem spannungsgesteuerten Oszillator beschaltet werden und mit einem einzigen Ausgang einen steuerbaren Schalter beaufschlagen. Als spannungsunabhängige Taktfrequenz kann dann ein interner Systemtakt des Mikrocomputers verwendet werden.

Bezugszeichenliste

U Versorgungsspannung

U reguläre Versorgungsspannung

A Anzugsimpuls

A¹ Anzugsimpuls bei U ji U

H Halteimpuls

H¹ Halteimpuls bei U j U_p

T. Dauer von A

T., Dauer von A¹

T_u Dauer von H π

Tu, Dauer von H¹

t_H Periodendauer von H

t... Periodendauer von H'

^Eu	Versorgungsspannungseingang
1,11	Relais
2,12	Erregeranschluß von 1,11
3,13	Erregeranschluß von 1,11
4,14	steuerbarer Schalter
5,15	Transistor
6,16	Oder-Gatter
7,17	Zeitglied
8,18	Halteimpulserzeugungsschaltung
9	Oszillator

...19

-/f

10 Monoflop

19 zweites Zeitglied

20 frei

21.31.41 Zähler

22.32.42 Zähleingänge von 21,31,41

23.33.43 Und-Gatter

24.34.44 Ausgänge von 21,31,41

25.35.45 Vergleicher

26.36 Inverter

27.37 Ausgänge von 26,36

28.38.48 Eingänge von 23,33,43

29.39.49 Rücksetzeingänge von 21,31,41

30.40.50 zweite Eingänge von 23,33,43

51 spannungsgesteuerter' Oszillator

52 Taktoszillator

Claims

P 769 - ρ - La/Hr. Patentansprüche

1. Verfahren zur Ansteuerung eines monostabilen Relais während der aktiven Phase, wobei während des Anzugs eine höhere elektrische Leistung zugeführt wird als während des Haltens, dadurch gekennzeichnet, daß dem Relais (1, 11) während einer, durch die elektrischen Eigenschaften des Relais (1, 11) vorgegebenen Mindestzeit (T.) eine Versorgungsspannung (U) als Anzugsimpuls (A) zugeführt wird, und
daß dem Relais (1, 11) im Anschluß daran eine getaktete Versorgungsspannung (U) als Halteimpulse (H, H¹) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Relais (1, 11) nach einer vorgebbaren Zeit oder nach einer vorgebbaren Anzahl von Halteimpulsen (H,H¹) erneut ein Anzugsimpuls (A₅A') zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer (T., T.,) der Anzugsimpulse (A, A¹) in Abhängigkeit von der Höhe der Versorgungsspannung (U) variiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Puls-Pausen-Verhältnis der Halteimpulse (H, H¹) in Abhängigkeit von der Höhe der Versorgungsspannung (U) variiert wird.

...16

- γ- /■

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Frequenz der Halteimpulse (H, H¹) bei konstanter Dauer (T_u) der Halteimpulse (H, H¹) in Abhängigkeit von der Höhe der Versorgungsspannung (U) variiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,

daß das zeitliche Integral über die Halteimpulse (H, H¹) für einen bestimmten Zeitraum (T) etwa gleich oder größer ist wie U · T/3, vorzugsweise wie U · T/2, wobei U die reguläre Versorgungsspannung ist.

7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß dem Relais (1, 11) die Versorgungsspannung (U) über einen steuerbaren Schalter (4, 14) zugeführt ist, daß der steuerbare Schalter (4, 14) über ein erstes Zeitglied (7, 17) und eine Halteimpulserzeugungsschaltung (8, 18) angesteuert ist, wobei durch das erste Zeitglied (7, 17) die Dauer T. der Anzugsimpulse (A, A') und über die Halteimpulserzeu-

gungsschaltung (8, 18) die Dauer (T.) und die Periodendauer

(t_u) der Halteimpulse (H, H¹) vorgegeben sind, π

8. Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein zweites Zeitglied (19) vorgesehen ist, durch welches das erste Zeitglied (17) nach einer vorgegebenen Zeit und/oder nach einer vorgegebenen Anzahl von Halteimpulsen (H, H¹) erneut auslösbar ist.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß das erste Zeitglied (7, 17) von der Versorgungsspannung

(U) derart gesteuert ist, daß die Dauer (T.) der Anzugsimpulse (A, A') von der Höhe der Versorgungsspannung (U) abhängig ist.

...17

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß die Halteimpulserzeugungsschaltung (8, 18) von der Versorgungsspannung (U) derart gesteuert ist, daß die Dauer (T,., T_UI) oder die Periodendauer (t_u, t_ulN . .. ,, . , ,_u H¹ H' H') der Halteimpulse (H,

H') von der Höhe der Versorgungsspannung (U) abhängig ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß ein versorgungsspannungsgesteuerter Oszillator (51) und ein versorgungsspannungsunabhängiger Taktoszillator (52) vorgesehen sind, wobei die Periodendauer (t_u, t_u,) der Halteim-

H H

pulse (H, H¹) von dem versorgungsspannungsunabhängigen Taktoszillator (52) und die Dauer (T_u, T_u,) der Halteimpulse (H,

π π

H') vor dem versorgungsspannungsgesteuerten Oszillator (51) bestimmt sind.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11,

dadurch gekennzeichnet,

daß als Zeitglieder (7, 17) bzw. für die Halteimpulserzeugungsschaltung (8, 18) Zähler (21, 31, 41) vorgesehen sind, mittels welcher bei einem vorgebbaren Zählerstand Steuersignale (Anzugsimpulse A, A' Halteimpulse H, H' erzeugbar sind. 25