DE958041C

DE958041C - AC-controlled relay arrangement

Info

Publication number: DE958041C
Application number: DEL12382A
Authority: DE
Inventors: Horst Schilling
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1952-05-20
Filing date: 1952-05-20
Publication date: 1957-02-14

Description

AUSGEGEBEN AM 14. FEBRUAiR 1957ISSUED FEBRUARY 14, 1957

L 12382 VIII c/2igL 12382 VIII c / 2ig

ist als Erfinder genannt wordeDhas been named as the inventor

Telefunken G. m. b. H., BerlinTelefunken G. m. B. H., Berlin

In der elektrischen Schaltungstechnik ergeben sich oft Schaltaufgaben, die mit einfachen elektromagnetischen Relais nicht ohne weiteres lösbar sind. Solche Schaltaufgaben bestehen z. B. in der Forderung eines Halteverhältnisses nahe dem Wert i, welches insbesondere bei durch Wechselstrom gesteuerten Anordnungen mit normalen Wechselstromrelais nicht erreicht werden kann. Komfnen zu dieser Forderung noch die besonderer Ansprech- und Abfallverzögerungen hinzu und sollen darüber hinaus diese Verzögerungen und' gegebenenfalls auch das Halteverhältnis in bestimmten Bereichen einstellbar sein, so ergeben sich, wenn überhaupt alle diese weiteren Forderungen mit elektromagnetischen Relais erfüllbar sind, ein unverhältnismäßig großer Schaltungsaufwand und eine praktisch sehr schwer realisierbare Schaltung. Eine weitere Schwierigkeit tritt dann auf, wenn nur sehr niedrige Steuerleistungen zur Verfügung stehen, wie es z. B. bei hochfrequenten Steuerströmen häufig der Fall ist.In electrical circuit technology there are often switching tasks that involve simple electromagnetic Relays are not easily solvable. Such switching tasks exist z. B. in the Requirement of a holding ratio close to the value i, which is particularly the case with alternating current controlled arrangements with normal AC relays cannot be achieved. The special response and dropout delays add to this requirement and in addition, these delays and 'possibly also the holding ratio in certain Be adjustable ranges, then result, if at all, these further requirements can be met with electromagnetic relays, a disproportionately large circuit complexity and a circuit that is very difficult to implement in practice. Another difficulty arises when only very low tax payments are available, such as B. with high-frequency control currents is often the case.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine durch Wechselstrom beliebiger Frequenz und insbesondere kleiner Steuerleistung gesteuerte Relaisanordnung zu schaffen, welche die vielseitigen komplizierten Schaltaufgaben ohne wesentlichen Aufwand an Schaltelementen erfüllt und sich verhältnismäßig leicht realisieren läßt.The invention is based on the object of an alternating current of any frequency and in particular To create small control power controlled relay arrangement, which the versatile complicated Switching tasks fulfilled without significant expenditure on switching elements and are proportionate can be easily implemented.

Es sind bereits Anordnungen bekannt, bei denen die Erregerwicklungen von elektromagnetischen Relais vom Anodenstrom gittergesteuerter Elektronenröhren erregt werden und bei denen infolgeArrangements are already known in which the excitation windings of electromagnetic Relays are excited by the anode current of grid-controlled electron tubes and in which as a result

der Steuerung des Röhrenstromes über ein Steuergitter nur eine verschwindend kleine Steuerleistung nötig ist. Diese Anordnungen erlauben jedoch nicht, ohne weiteres in weiten Bereichen einstellbare An · zugs- und Abfallverzögerungen zu erreichen.the control of the tube current via a control grid only a negligibly small control power is necessary. However, these arrangements do not allow easily adjustable configurations within wide ranges. to achieve train and drop delays.

Es sind ferner aus der Verstärkertechnik Schaltungen mit mehreren Röhren bekannt, bei denen die Anode einer ersten Röhre mit dem Steuergitter einer zweiten Röhre elektrisch leitend verbunden ίο (galvanisch gekoppelt) ist und bei denen das Kathodenpotentiäl der zweiten Röhre positiv gegenüber dem der ersten Röhre ist, derart, daß die zur Einstellung eines geeigneten Arbeitspunktes erforderliche Potentialdifferenz von wenigen Volt zwischen Gitter und Kathode der zweiten Röhre vorhanden ist. Mit Hilfe dieser Schaltungen gelingt es, das Steuergitter der zweiten Röhre unabhängig von der Änderungsgeschwindigkeit des Anodenpotentials der ersten Röhre auf deren jeweiligem Potential zu halten. Da hier das Gitter der zweiten Röhre dem Anodenpotential der ersten Röhre praktisch ohne zeitliche Verzögerung folgt, sind diese Anordnungen nicht ohne Zusatz weiterer Mittel in der Lage, den eingangs genannten Forderungen zu entsprechen.There are also circuits with several tubes known from amplifier technology, in which the anode of a first tube is electrically conductively connected to the control grid of a second tube ίο (galvanically coupled) and where the cathode potential of the second tube is positive that of the first tube is such that that required for setting a suitable operating point Potential difference of a few volts between grid and cathode of the second tube is available. With the help of these circuits it is possible to make the control grid of the second tube independent from the rate of change of the anode potential of the first tube to its to hold the respective potential. Since here the grid of the second tube corresponds to the anode potential of the first Tube follows practically without a time delay, these arrangements are not without the addition of additional ones Means able to meet the requirements mentioned above.

Die Erfindung betrifft eine durch Wechselspannung beliebiger Frequenz (auch Gleichspannung), insbesondere mit kleiner Leistung, gesteuerte Relaisanordnung mit regel- oder einstellbarer Ansprechspannung, einstellbarem Halteverhältnis und einstellbarer 'Ansprech- und/oder Abfallverzögerung, die erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale dahingehend gekennzeichnet ist, daß erstens bei einer zweistufigen Elektronen rollenanordnung, bei der zwischen der Anode der ersten (gegebenenfalls als Audiongleichrichter betriebenen) Röhre und dem Steuergitter der.zweiten, in ihrem Anodenstromkreis die Erregerwicklung des zu betätigenden Gleichstromrelais enthaltenden Röhre ein Gleichrichter derart angeordnet ist, daß über seinen Durchlaßwiderstand und einen (gegebenenfalls in Reihe geschalteten) Regelwiderstand ein zwischen dem Steuergitter der zweiten Röhre und Erde eingeschalteter Verzögerungskondensator bei steigendem Anodenpotential der ersten Röhre mit einstellbarer Verzögerung aufgeladen bzw. entladen, jedoch über zwei dem Gleichrichter parallel geschaltete Widerstände, von denen einer außerdem als Gitterschutzwiderstand der zweiten Röhre dient, mit einer anderen Verzögerung entladen bzw. aufgeladen wird, daß zweitens eine so starke positive Vorspannung der Kathode der zweiten Röhre vorhanden ist, daß deren Anodenstrom bei nicht erregtem Relais gesperrt ist, und daß drittens ein in die Kathodenleitung der zweiten Röhre eingeschalteter Regelwiderstand zur Veränderung der Stromgegenkopplung dieser Röhre das Halteverhältnis der Relaisanordnung einstellbar gestaltet. In der Abbildung ist ein Schaltungsbeispiel einer Relaisanordnung gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar in der Anwendung als automatischer Bereichumschalter in einer mit einem Verstärker ausgerüsteten Hochspannungsmeßeinrichtung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt, sondern kann in gleicher oder sinngemäß abgewandelter Form auch" für andere Zwecke, wie oben bereits angedeutet, verwendet werden.The invention relates to an alternating voltage of any frequency (including direct voltage), especially with low power, controlled relay arrangement with adjustable or adjustable response voltage, adjustable hold ratio and adjustable response and / or drop-out delay, which according to the invention is characterized by the combination of the following features, that firstly, with a two-stage electron roller arrangement, in the case of the between the anode of the first (possibly operated as an audio rectifier) Tube and the control grid of the second, in its anode circuit, the excitation winding of the tube containing the DC relay to be actuated, a rectifier is arranged such that via its forward resistance and a variable resistor (possibly connected in series) a delay capacitor connected between the control grid of the second tube and ground with increasing anode potential of the first tube charged or discharged with adjustable delay, but via two resistors connected in parallel to the rectifier, one of which also serves as the grid protection resistor of the second tube, discharged with a different delay or is charged that secondly such a strong positive bias of the cathode of the second Tube is present, that the anode current is blocked when the relay is not energized, and that thirdly a variable resistor switched into the cathode line of the second tube to change the Current negative feedback of this tube designed the holding ratio of the relay arrangement adjustable. The figure shows a circuit example of a relay arrangement according to the invention, namely in the application as an automatic range switch in one equipped with an amplifier High voltage measuring device. However, the invention is not limited to this application, but can also be used in the same or correspondingly modified form "for other purposes, such as already indicated above, can be used.

Die Relaisanordnung selbst ist im unteren Teil der Abbildung dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus den Röhren 14 und 19 und dem Gleichstromrelais U. Die Steuerwechselspannung für die Relaisanordnung wird von einem im Ausgangsstromkreis eines Meßverstärkers V angeordneten Widerstand R_m abgenommen, dessen Spannungsabfall unter Zwischenschaltung eines Übertragers Ü über einen in den Meßbereichverhältnissen gestuften Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 2 bis 6, und einen der genauen Ansprechwerteinstellung dienenden Regelwiderstand 1 dem Gitter der ersten Umschaltröhre 14 zugeführt. Diese Röhre ist als Audion geschaltet, und die Gittergleichrichtung bewirkt eine Verschiebung des Arbeitspunktes dieser Röhre nach negativen Gitterspannungen proportional zur Größe der angelegten Wechselspannung. Bei wachsender Eingangswechselspannung wird dabei infolge des Spannungsabfalls am Anodenwiderstand 13 das Anodenpotential nach positiven Werten hin verschoben. Die Anode der ersten Röhre ist mit dem Gitter der zweiten Röhre galvanisch gekoppelt, so daß deren Gitterspannung sich aus dem- Unterschied zwischen dem Anoden-(bzw. Kathoden-) Potential der ersten und dem Kathodenpotential der zweiten Röhre ergibt. Im nicht ausgesteuerten Zustand sind nun diese Spannungen so eingestellt, daß das letztere Potential positiv gegenüber dem ersteren ist, und zwar so stark, daß die zweite Röhre gesperrt ist. Steigt bei entsprechender Aussteuerung der ersten Röhre deren Anodenpotential über einen bestimmten Wert, so wird die zweite Röhre entsperrt, und es fließt ein Anodenstrom, der das [/-Relais zum Ansprechen bringt und die Bereichsumschaltung bewirkt. Sinkt die Eingangswechselspannung wieder, so fällt bei einem bestimmten Wert derselben das Relais wieder ab und bewirkt die Rückschaltung auf den empfindlicheren Meßbereich. Man wählt nun die Spannungsverhältnisse so, daß die zweite Röhre erst bei einer Eingangswechselspannung geöffnet wird, die bereits nahe der Spannung liegt, bei der eine Umschaltung erfolgen soll. Ist das Halteverhältnis des Gleichstromrelais beispielsweise 2 : i, so liegt die Steuerwechselspannung, bei welcher das Relais wieder abfällt, etwa in der Mitte zwischen der Ansprechspannung und der die EntSperrung bzw. Wiedersperrung der Röhre ver-Ursachenden Spannung. Das Halteverhältnis, bezogen auf die Eingangswechselspannung, liegt also nahe dem Wert 1. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß man dem Wert 1 um so näher kommt, je steiler die Kennlinie f_aii/Ugu der zweiten Röhre ist.The relay arrangement itself is shown in the lower part of the figure. It consists essentially of the tubes 14 and 19 and the direct current relay U. The alternating control voltage for the relay arrangement is taken from a resistor R _m arranged in the output circuit of a measuring amplifier V , the voltage drop of which with the interposition of a transformer U via a voltage divider stepped in the measuring range ratios from the resistors 2 to 6, and a variable resistor 1 serving for the precise setting of the response value is fed to the grid of the first switching tube 14. This tube is connected as an audion, and the grid rectification causes a shift of the operating point of this tube towards negative grid voltages proportional to the size of the applied alternating voltage. As the input AC voltage increases, the anode potential is shifted towards positive values as a result of the voltage drop across the anode resistor 13. The anode of the first tube is galvanically coupled to the grid of the second tube so that its grid voltage results from the difference between the anode (or cathode) potential of the first and the cathode potential of the second tube. In the non-modulated state, these voltages are now set so that the latter potential is positive compared to the former, and so strong that the second tube is blocked. If the anode potential of the first tube rises above a certain value, the second tube is unlocked and an anode current flows, which makes the [/ relay respond and switches the range. If the AC input voltage drops again, the relay drops out again at a certain value, causing the switch to switch back to the more sensitive measuring range. The voltage ratios are now selected so that the second tube is only opened at an input AC voltage which is already close to the voltage at which switching is to take place. For example, if the holding ratio of the DC relay is 2: i, the AC control voltage at which the relay drops out again lies roughly in the middle between the response voltage and the voltage causing the opening or re-blocking of the tube. The holding ratio, based on the AC input voltage, is therefore close to the value 1. It is readily apparent that the closer the value 1, the steeper the characteristic curve f _a ii / Ugu of the second tube.

Um nun der Relaisanordnung auch eine Ansprech- und Abfallverzögerung zu erteilen, ist als Kopplungsglied zwischen beiden Röhren ein RC-Glied, bestehend aus dem Gleichrichter 15 und dein Kondensator 18, vorgesehen. Der Gleichrichter ist außerdem durch die Widerstände 16 und 17 über-In order to give the relay arrangement a response and dropout delay, an RC element consisting of the rectifier 15 and the capacitor 18 is provided as a coupling element between the two tubes. The rectifier is also covered by resistors 16 and 17.

brückt, welche ebenso wie der Vorwiderstand 7 der ersten Röhre als gitterstrombegrenzende Widerstände dienen und damit die Anordnung vor Überlastung schützen. Gleichzeitig bewirken sie aber zusammen mit dem Gleichrichter eine ungleiche Verzögerung bei der Umschaltung und der Rückschaltung, da einmal der Kondensator über den niedrigen Durchlaßwiderstand des Gleichrichters aufgeladen wird, während seine Entladung wegen des hohen Sperrwiderstandes über die Widerstände 16 und 17 erfolgt, deren Widerstand entsprechend gewählt bzw. auch einstellbar gemacht werden kann. Die bereits obenerwähnte Einstellbarkeit des Halteverhältnisses wird durch den in der Kathodenleitung der zweiten Röhre angeordneten veränderbaren Widerstand 20 erzielt, dessen Veränderung die in dieser Stufe wirksame Stromgegenkopplung regelt und damit die Steilheit der Kennlinie TJU_S. Es seien nun noch kurz die bei der dargestellten Anwendung als Meßbereichumschalter vorliegenden Aufgaben beschrieben, die mit Hilfe der Relaisanordnung gemäß der Erfindung gelöst werden. Wie bereits oben ausgeführt, handelt es sich um eine Hochspanriungsmeßeinrichtung mit einem Meßverstärker, die für verschiedene Meßbereiche verwendbar sein soll. Zu diesem Zwecke ist dem Verstärkereingang ein Bürdenwiderstand in Gestalt eines Spannungsteilers aus neun Einzelwiderständen α bis i vorgeschaltet. Zum Abgriff verschiedener Teilspannungen ist ein von Hand zu betätigender Bereichswahlschalter mit vier Schaltarmen I bis IV vorgesehen. Normalerweise wird die am Schaltarm I abgenommene Teilspannung dem Meßverstärker zugeführt. Übersteigt die Eingangsspannung den eingestellten Bereich, so fließt im Ausgang ein Strom, der am Widerstand R_m einen solchen Spannungsabfall erzeugt, daß die Relaisanordnung so¹ weit ausgesteuert wird, daß das Relais U anspricht und mit seinem Kontakt u' auf die über Schaltarm II eingestellte niedrigere Teilspannung und damit auf einen unempfindlicheren Meßbereich umschaltet. Gleichzeitig damit muß selbstverständlich auch die Eingangsspannung des Umschalters entsprechend umgeschaltet werden, was durch Kontakt u" bewirkt wird. Der Kontakt u'" kann zur Steuerung weiterer äußerer Stromkreise benutzt werden.bridges, which, like the series resistor 7 of the first tube, serve as resistors that limit the grid current and thus protect the arrangement from overload. At the same time, however, together with the rectifier, they cause an unequal delay in switching and switching back, since the capacitor is charged once via the low forward resistance of the rectifier, while its discharge takes place due to the high blocking resistance via the resistors 16 and 17, the resistance of which is selected accordingly or can also be made adjustable. The above-mentioned adjustability of the holding ratio is achieved by the variable resistor 20 arranged in the cathode line of the second tube, the change of which regulates the current negative _{feedback effective in this stage and thus the steepness of the characteristic curve TJU S.} The tasks which are present in the illustrated application as a measuring range switch and which are achieved with the aid of the relay arrangement according to the invention will now be briefly described. As already stated above, it is a high voltage measuring device with a measuring amplifier, which should be used for different measuring ranges. For this purpose, the amplifier input is preceded by a load resistor in the form of a voltage divider made up of nine individual resistors α to i . A manually operated range selector switch with four switching arms I to IV is provided for tapping different partial voltages. Normally, the partial voltage taken from the switching arm I is fed to the measuring amplifier. Exceeds the input voltage to the set area, flows in the output a current in the resistance R _m such a voltage drop produced in that the relay assembly is modulated far so ¹ that the relay U responsive and u with its contact 'on the via switch arm II set lower partial voltage and thus switches to a less sensitive measuring range. At the same time, of course, the input voltage of the changeover switch must also be switched accordingly, which is effected by contact u " . Contact u '" can be used to control other external circuits.

Es ist selbstverständlich, daß bei einer solchen Meßeinrichtung so weit .als möglich der empfindlichere Meßbereich ausgenutzt werden soll. Hieraus ergibt sich die Forderung, ein Halteverhältnis möglichst nahe dem Wert 1 zu erzielen, damit nach einer Umschaltung auf den unempfindlicheren Meßbereich und darauffolgender Unterschreitung des oberen Grenzwertes des empfindlicheren Bereiches möglichst bald auf diesen zurückgeschaltet werden kann. Die Ansprechverzögerung und die Abfallverzögerung sollen verhindern, daß bei kurzzeitigem Überschreiten der Bereichsgrenzen, z.B.It goes without saying that with such a measuring device, as far as possible, the more sensitive one Measuring range is to be used. This results in the requirement of a holding relationship as close as possible to the value 1, so after a switch to the less sensitive measuring range and then falling below the upper limit of the more sensitive area can be switched back to this as soon as possible. The response delay and the dropout delay are intended to prevent that if the range limits are exceeded for a short time, e.g.

durch Spannungsstöße, ein ständiges Umschalten und Rückschalten verursacht wird. Es hat sich dabei als zweckmäßig ergeben, die Rückschaltung mit größerer Verzögerung erfolgen zu lassen, um die Meßeinrichtung bei ebenfalls kurzzeitigen Spannungseinbrüchen gegen Überlastung zu schützen.caused by voltage surges, constant switching and switching back. It has it turns out to be expedient to let the downshift take place with a greater delay in order to the measuring device closes against overload in the event of short-term voltage drops protection.

Die Anordnung läßt sich nicht nur bei Wechselstrom anwenden, sie kann vielmehr auch mit Gleichstrom gesteuert werden und ermöglicht dabei eine leistungslose Steuerung. Zweckmäßig läßt man dabei das ivlC-Glied vor dem Gitter der ersten Röhre fort.The arrangement can not only be used with alternating current, it can also be used with Direct current can be controlled and enables powerless control. Appropriately one leaves the ivlC member continues in front of the grid of the first tube.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. By alternating voltage of any frequency (including direct voltage), in particular with low power, controlled relay arrangement with adjustable or adjustable response voltage, adjustable hold ratio and adjustable response and / or drop-out delay, characterized by the combination of the following features to the effect that, firstly, with a two-stage electron tube arrangement, at between the anode of the first tube (14) (possibly operated as an audio rectifier) and the control grid of the second tube (19) containing the excitation winding of the DC relay (U) to be operated in its anode circuit, a rectifier (15) is arranged in such a way that over its forward resistance and a variable resistor (possibly connected in series) a delay capacitor (18) connected between the control grid of the second tube (19) and earth is charged or discharged with an adjustable delay as the anode potential of the first tube (14) rises en, but via two resistors (16, 17) connected in parallel to the rectifier (15), one of which also serves as a grid protection resistor (17) of the second tube (19), is discharged or charged with a different delay strong positive bias of the cathode of the second tube (19) is present, that the anode current is blocked when the relay (U) is not energized, and that, thirdly, a rule resistor (20) switched into the cathode line of the second tube (19) to change the current negative feedback this tube designed the holding ratio of the relay arrangement adjustable.

2. Relay arrangement according to claim 1, characterized by its use as an automatic Measuring range switching in electrical measuring devices.

3. Relay arrangement according to claim 2 for a measuring amplifier. with switchable Measuring device having load resistance upstream of the amplifier, characterized in that that the control voltage as a voltage drop at one in the output circuit of the measuring amplifier arranged resistor is removed.

4. Relay arrangement according to claim 2 and 3, characterized in that the control voltage the input of the relay arrangement

a voltage divider graduated in the measuring range ratios and, if necessary a rheostat that is used to set the exact response value is supplied.

5. Relay arrangement according to claim 2 to 4, characterized in that when responding of the DC relay used by the as a voltage divider formed load resistance tapped and the measuring device supplied partial voltage switched to a lower value and at the same time a corresponding switchover of the control voltage for the relay arrangement takes place.

Considered publications:
German patent specification No. 632 374.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings