DE2200937B2 - Bistabile Relaiskippschaltung - Google Patents

Description

Gegenstand der Anmeldung ist eine bistabile Relaiskippschaltung, die vorzugsweise als Stufe einer binären Zählschaltung dient.

In der Zeitschrift »Elektronik«, 1962, Heft 3, S. 85,

zeichnet, daß der Eingang einer Stufe über einen 40 86 wird eine digitale Zählschaltung aus Relaisketten Kondensator Γ38) mit einem Punkt zwischen Thy- beschrieben. Jede Zählstufe dieser Relaisstufe besteht aus zwei über einen Haltekontakt verbundenen

ristor (11) und Relais (15) der vorhergehenden Stufe gekoppelt ist.

7. Binärer Zähler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Koppelstromkreis eine Zenerdiode (39) angeordnet ist.

8. Binärer Zähler nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (15) ein Reed-Relais ist.

9. Binärer Zähler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung des Relais (15) zu einem Widerstand (25) parallel geschaltet ist.

10. Binärer Zähler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Widerstand (25) eine Diode (23) angeordnet ist.

11. Binärer Zähler nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Rücksetzeinrichtung enthält, durch die ein Rücksetzimpuls über Trenndioden (53, 54) an die Basen der Transistoren (13, 14) bar ist.

Relais, die über einen ersten Impulskontakt zum Vorwärtszählen und über einen zweiten Impulskontakt zum Rückwärtszählen mit Rechteckimpulsen angesteuert werden. Die Flanken der Rechteckimpulse über Steuerfunktionen aus, und zwar werden bei Anliegen der Vorderflanke ein erstes Relais erregt, bei Anliegen der Rückflanke beide Relais erregt.

Bei dieser Schaltung ist daher ein erhöhter technischer Aufwand notwendig, um Rechteckimpulse mit definierter Form zu erzeugen. Durch gleichzeitiges Ansteuern beider Impulskontakte gerät die Zählstufe in einen Undefinierten Schaltzustand oder wird zerstört. Die Anzahl der Zählstufen ist ebenso hoch wie die maximale Impulszahl, die dargestellt werden soll.

In der DT-AS 11 76 210 ist eine Viertaktschaltung beschrieben, die aus einem Relais mit einer Erregerschalt- 60 wicklung, einem Relais mit zwei Erregerwicklungen, zwei Dioden und einem Widerstand besteht. Die An-

12. Binärer Zähler nach einem oder mehreren steuerung geschieht über einen Impulskontakt.

der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet. Auch bei dieser Schaltung werden durch die Vor-

daß er eine Setzeinrichtung enthält, durch die ein derflanken und durch die Rückflanken der Impulse Setzimpuls über Trenndioden (62, 63) gleichzeitig, 65 Schaltfunktionen ausgeübt. Zur Ansteuerung ist ein

an die Steuerelektroden der Thyristoren (11, 12) technisch aufwendiger Impulsgenerator notwendig,

schaltbar ist. der Impulse mit definierter Rechteckform liefert. Der

13. Binärer Zähler nach Anspruch 12, dadurch Schaltzyklus umfaßt drei Relaisfunktionen. Bei einer

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Kettenschaltung mehrerer solcher Viertaktschaltungen wird daher die Impulsfolgefrequenz erheblich reduliert.

Die DT-OS 14 87 874 beschreibt eine Schaltungsanordnung für Fernmeldeanlagen mit bistabilen Relais. Dabei sind zur Ansteuerung ebenfalls definierte Rechteckimpulse anzuwenden. Die Impulsdauer darf in diesem Falle nicht langer sein als die Umschaltzeit des bistabilen Relais, während der zeitliche Abstand

Widerstände 32, 33 und den geringen Eingangswiderstand des Basis-Emitter-Kieises von Transistor 13 gedämpft wird. Etwa eine Millisekunde, nachdem der Thyristor sperrt und der Zählimpuls aufgehört hat, 5 fällt das Reed-Relais 15 ab und Kontakt 15/1 öffnet. Das Reed-Relais 15 hält sich so lange über Thyristor 13, bis der Zählimpuls aufhört.

Die zweite Stufe ist, wie in F i g. 1 dargestellt, ebenso aufgebaut wie die erste Stufe. Sie sind mitein-

iweier aufeinanderfolgender Impulse länger sein muß. ίο ander über Kondensator 38 und Zenerdiode 39 ver-Bei Kettenschaltung mehrerer bistabiler Relais zu bunden, deren Verbindung mit der positiven Versoreinem binären Zähler ist der Umschaltkontakt jeder gungsklemme 19 über Widerstand 40 in Verbindung Stufe mit der zweiten Erregerwicklung der vorher- steht. Der Kondensator ist so mit dem Punkt 41 bzw. gehenden Stufe verbunden. der Thyristoranode der ersten Stufe verbunden, und

Eine Komplementbildung im Zähler durch gleich- 15 die Zenerdiode ist mit dem Eingangspunkt der zweizeitige Ansteuerung aller Stufen ist nicht möglich, da ten Stufe verbunden.

beide Erregerwicklungen eines bistabilen Relais Wenn der Thyristor der ersien Stufe leitet, lädt

gleichzeitig angesteuert werden können. sich Kondensator 38 auf die Versorgungsspannung

Dadurch gerät der Zähler in einen Undefinierten über Widerstände 40 und Thyristor 11 auf. Wenn der Schaltzustand oder wird zerstört. Weiterhin ist es 20 Thyristor sperrt und Relais 15 abfällt, steigt die Spannicht möglich, alle Stufen gleichzeitig zu setzen oder nung der Thyristoranode auf die positive Versorturückzusetzen. gungsspannung 19, und da der Kondensator auf die

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Versorgungsspannung aufgeladen wurde, steigt seine bistabile Relaiskippschaltung aufzubauen, die zur An- Spannung kurzzeitig auf die doppelte Spannung, bei- $teueruri£ keine definierten Rechteckimpulse erfor- 25 spielsweise auf 40 V. Dies genügt, um einen Stromdert und zur Verwendung in einer digitalen Zähl- impuls über die 20-V-Zenerdiode 39 zu leiten, der als schaltung zum Setzen, Rücksetzen und zur Komple- Zählimpuls am Eingang der zweiten Stufe dient, die mentbildung ansteuerbar ist. in der gleichen Weise arbeitet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die bista- Die zweite Stufe erhält Impulse nur vom Konden-

bile Relaiskippschaltung eine Parallelschaltung vor. 30 sator 38, wenn die erste Stufe abschaltet, d. h. bei Thyristor und Transistor enthält, die in Reihe mit jedem zweiten Eingangsimpuls. Die zweite Stufe einem Relais geschaltet ist, dessen mit der Basis des arbeitet daher bei der halben Frequenz der ersten Transistors verbundener Relaiskontakl an den über Stufe.

einen Spannungsteiler mit der Steuerelektrode des Es kann eine beliebige Anzahl solcher Stufen vorThyristors verbundenen Signaleingang schaltbar ist. 35 gesehen werden, die in gleicher Weise gekoppelt wer-Eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist den und die insgesamt einen Binärzähler ergeben. Von in F i g. 1 dargestellt. Weitere Ausgestaltungen zeigen
die F i g. 2 bis 6. Gemäß F i g. 1 enthält der Zähler
zwei Stufen mit jeweils einem Thyristor 11 (12) parallel zu einem Transistor 13 (14). Diese liegen in 40
Reihe mit einem Reed-Relais 15 (16) zwischen Versorgungsklemmen 19 und 20. Parallel zum Relais
liegt die Diode 23 (24), um Schaltspitzen zu unterdrücken, und ein Widerstand 25 (2b), um den Strom _

durch das Relais 15 (16) anzuheben, damit Thyristor 45 Impulshöhe abnimmt, bevor das Reed-Relais seine 11 (12) sicher im leitfähigen Zustand verbleiben Kontakte schließt.

_kann Es ist daher zweckmäßig, hier Thyristoren mit ge-

Ein Impulszähleingang 30 ist über Widerstand 31 ringer Empfindlichkeit (Steuerstrom 1 bis 10 mA) zu und Spannungsteiler 32, 33 mit de;· negativen Ver- wählen. (Geeignet ist z.B. der Thyristor IRC 10 der sorpungsklemme 20 verbunden. Die Verbindung des 50 International Rectifier.) Die Verstärkungen der Tran-Spannungsteilers 32, 33 liegt an der Steuerelektrode sistoren müssen nur etwa 30 bis 50 betragen, da eine von Thyristor 11. Parallel zum Spannungsteiler liegt Stabilisierung über Widerstand 33 usw. vorgenomder Kontakt 15/1 von Relais 15 und Widerstand34, men wird. An Stelle von Reed-Relais können auch deren Verbindung an der Basis von Transistor 13 andere Relais benutzt werden. Der Zähler arbeitet liegt Positive Zählimpulse werden über Widerstand 55 bei einer Frequenz von 200 Herz verläßlich. Beim 31an die Steuerelektrode des ersten Thyristors 11 ge- Einschalten sind die Thyristoren immerjm geloschliefert. Beim ersten Impuls leitet Thyristor 11, und
Relais 15 spricht an. Etwa eine Millisekunde später
schließt Relaiskontakt 15/1, und die Basis des Transistors 13 wird mit dem Zähleingang 30 verbunden. 60
Der Zähümpuls muß beendet sein, bevor der Relaiskontakt geschlossen ist, da die Anordnung sonst ins
Schwingen geraten kann.

Der zweite Eingangsimpuls kommt über Kontakt
15/1 an die Basis von Transistor 13, der dann leitet 65 Ansprechen der Relais 15, 16 usw. über die zugeord- und Thyristor 11 nur kurzzeitig kurzschließt, der neten Transistoren 13,14 usw. Das Schalten der Trandann sperrt. Dieser Eingangsimpuls beeinflußt die sisioren 13, 14 läßt die Thyristoren 11, 12 usw. er-Steuerelektrode des Thyristors nicht, da er üher die löschen, beeinflußt die Reed-Relais aber nicht. Das

den Thyristoranoden können nur komplementäre Ausgänge abgegriffen werden, da ein hoher positiver Eingang einen niedrigen Ausgang ergibt.

Bu dieser Form eines Zählers sind die Erfordernisse an den Zählimpuls stark vereinfacht. Die einzigen Erfordernisse sind, daß der Impuls während der Impulsperiode eine ausreichende Spannung hat, damit der Thyristor gezündet werden kann, und daß die

ten Zustand, so daß keine anfängliche Rückstellung notwendig ist. Durch einfaches Ausschalten kann so auch eine Rückstellung vorgenommen werden.

F i g. 2 zeigt eine Anordnung, die direkte Stell- und Rückstellmöglichkeiten besitzt. Der Rückstelleingang 51 ist über Widerstand 52 mit der Basis des Transistors jeder Stufe über Trenndioden 53, 54 usw. verbunden. Die Dioden 56 und 57 verhindern ein

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Erlöschen der Thyristoren erfolgt, da der Strom ver- von der Thyristoranode der vorhergehenden Stufe gemindert wird, auf den der durch die Spule des Relais trennt wird.

fließt und der nicht ausreicht, um den Thyristor lei- Eine Anordnung mit Komplemcntärimpulsen kann

tend zu halten. benutzt werden, um die Anzahl zweier aufeinander-

Ein direkter Stellimpulseingang 60 ist über Wider- 5 folgender Impulsfolgen zu vergleichen, ohne einen

stand 61 mit jeder Thyristorsteuerelektrode über Di- Normalausgang und Komplementärausgang zu be-

oden 62, 63 usw. verbunden. Ein an Klemme 60 an- sitzen.

gelegter Impuls bringt alle Thyristoren, die nicht Fig. 6 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie Fig. 5,

leiten, in den leitfähigen Zustand. Die Dioden 65, 66 wobei zwei Zahlen verglichen werden durch Vor-

usw. liegen in den Verbindungen von Zählimpuls- to Wartezahlen von 0 beginnend, durch darauffolgendes

eingang jeder Stufe zur Thyristorsteuerelektrode, da- Einführen des komplementären Eingangsimpulses und

mit verhindert wird, daß Stellimpulse den Transistor durch weiteres Aufwärtszählen von der Komplemen-

beeinflussen, wenn das zugeordnete Relais ange- tärzahl aus.

sprechen hat und sein Kontakt geschlossen ist. Die Komplementärausgange aller Stufen sind mit

Fig. 3 zeigt eine Anordnung, welche einen nor- 15 den Eingängen eines Vielfach-AND-Gliedes verbunmalen Ausgang 72 zusätzlich zum komplementären den. Die Thyristoranode jeder Stufe ist über die Di-Ausgang 41 besitzt. Der komplementäre Ausgang 41, öden 95¹, 95* ... 95" mit einem gemeinsamen Ausdie Anode des Thyristors 11, ist über Widerstand 73 gang 96 verbunden. Die Kathoden der Dioden sind mit der Basis des Transistors 74 verbunden, die an verbunden, so daß ein Signal am gemeinsamen Ausdie negative Klemme 20 über Widerstand 75 ange- ao gang 96 so lange ansteht, wie einer der Thyristoren schlossen ist. Der Kollektor des Transistors 74 ist nicht leitet. Wenn das Signal verschwindet, zeigt es über Widerstand 76 mit der positiven Klemme 19 an, daß alle Thyristoren leiten bzw. daß der Zähler verbunden und dient als normaler Ausgang. Wenn die Maximalzahl erreicht hat. Wenn dieser Punkt erThyristor 11 sperrt, leitet Transistor 74, so daß hohe reicht ist, nach Einspeisen einer Zahl, Einführen der Spannung an der Thyristoranode eine niedrige Span- as Komplementärzahl und Einspeisen einer ,veiteren nung am Kollektor des Transistors ergibt bzw. bei Zahl, zeigt er an, daß die zweite Zahl gleich der ersten Sperrung einen Ausgang mit hoher Spannung. Der Zahl ist.
Transistor arbeitet als Inverter. Der Zähler kann auf 0 zurückgestellt werden über

Fig. 4 zeigt die Schaltung eines Vor- und Rück- einen einzigen weiteren Eingangszählimpuls. Um dies

wärtszählers mit einem Inverter nach F i g. 3. Abwei- 30 anzuzeigen, ist ein Vielfach-OR-Glied vorgesehen in

chend zu F i g. 3 ist der Koppelkondensator 38 zwi- Form einer Reihe von Dioden 97», 97* ... 97", deren

sehen zwei Stufen mit der vorhergehenden Stufe über Kathoden mit der Anode des Thyristors 11 usw. ver-

den Zwei-Wege-Kontakt 82/1 verbunden, über den er bunden sind, während ihre Anoden am Ausgang 98

entweder mit dem Normalausgang 72 (Kollektor von liegen, der zur positiven Klemme 19 über Widerstand

Transistor 74) oder mit dem Komplementärausgang 35 107 und Dioden 108 und 109 führt. Jede dieser Di-

41 (Anode von Thyristor 11) verbunden ist. Die Kon- öden 97¹, 97² ... 97" leitet, wenn der entsprechende

takte 82/1 der verschiedenen Kopplungen sind so an- Thyristor leitet, so daß, falls kein Signal am Ausgang

geordnet, daß sie gleichzeitig umschalten. Beispiels- vorliegt, es anzeigt, daß kein Thyristor leitet bzw.,

weise sind sie Kontakte eines einzigen Relais 82. daß jede Stelle 0 ist.

Wenn die Kontakte in der Stellung sind, daß vorwärts 40 Bei einer solchen Anordnung kann es zweckmäßig gezählt wird, wird eine Zahl dann von einer Stufe zur sein, v/eitere Zählimpulse zu verhindern, wenn entnächsten übertragen, wenn die erste Stufe von 1 auf 0 weder die Maximalzahl oder 0 erreicht ist. Dazu ist schaltet bzw. wenn die Kontakte in der anderen Stel- gemäß F i g. 6 der Zähleingang überbrückt durch lung sind, wird rückwärts gezählt, und eine Zahl wird Transistor 101, dessen Basis am Spannungsteiler übertragen, wenn eine Änderung von 0 auf 1 eintritt. 45 102/103 liegt, der mit Diode 104 zwischen einem

F i g. 5 zeigt eine Anordnung, welche einen direk- Zählimpulsverhinderungseingang 105 und der negaten komplementären Eingang besitzt, damit der Zu- tiven Klemme 20 angeschlossen ist. In dem Zählimstand jeder Stufe gleichzeitig geändert werden kann. pulseingang 30 ist die Diode 106 vorgesehen, um zu Der Komplementäreingang 86 ist über eine der Di- verhindern, daß der Komplementärimpuls über Tranoden 87 usw. und einen der Widerstände 88 in jeder 50 sistor 101 verhindert wird.

Stufe mit dem Eingangspunkt der Zählimpulse, näm- Eine Anwendung des beschriebenen Vergleichen Hch dem Punkt 89 des Spannungsteilers 32, 33 mit gemäß F i g. 6 liegt in einem automatischen Batterie-Kontakt 15/1 des Relais 15 verbunden. Ein Komple- ladegerät, wie es in der deutschen Patentanmeldung mentärimpuls hat in jeder Stufe den gleichen Effekt P 22 00 934.3 beschrieben ist.
wie ein Zählimpuls von der vorhergehenden Stufe 55 Ein besonderer Vorteil des Zählers liegt darin, dal bzw. vom Eingangspunkt 89, d. h., der leitende Thy- Hochleistungsausgänge zum Betrieb weiterer Gerät« ristor 11 wird gesperrt bzw. der gesperrte Thyristor oder Schaltungen ohne besondere zusätzliche Ein wird leitfähig. Die Dioden 90 und 91 sind in den richtungen vorhanden sind. Es können Ausgangs Kopplungen der Stufen in Reihe mit den Zenerdioden spannungen bis zu 200 V erreicht werden durch ge 39 usw. geschaltet, damit der Komplementärimpuls 60 eignete Wahl der Halbleiterelemente.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. 22 OO

   Patentansprüche:

   1. Bistabile Relaiskippschaltung, vorzugsweise zur Verwendung als Zählstufe einer binären Zäh.¹-schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Parallelschaltung von Thyristor (11) und Transistor (13) enthält, die in Reihe mit einem Relais (15) geschaltet ist, dessen mit der Basis des Transistors (13) verbundener Relaiskontakt (15/1) an den über einen Spannungsteiler (32/33) mit der Steuerelektrode des Thyristors (11) verbundenen Signaleingang (30) schaltbar ist.

   2. Bistabile Relaiskippschaltung nach Anspruch L dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (15/1) des Relais (15) so angeordnet ist, daß der Signaleingang bei abgefallenem Relais (15) an der Steuerelektrode von Thyristor (11) liegt.

   3. Bistabile Relaiskippschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Kontakt (15/1) der Thyristor (11) nicht ansteuerbar ist.

   4. Bistabile Relaiskippschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (30) über den Kontakt (15/1) des Relais (15) an der Basis von Transistor (13) liegt und über einen Spannungsteiler (32, 33, 34) an einer Versorgungsspannung und daß der Abgriff des Spannungsteilers an der Steuerelektrode des Thyristors (11) liegt.

   5. Bistabile Relaiskippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (15) einen Zwei-Wege-Kontakt besitzt, über den der Signaleingang (30) entweder mit der Steuerelektrode von Thyristor (11) oder mit der Basis von Transistor (13) verbunden ist.

   6. In Kaskade als binärer Zähler geschaltete bistabile Relaiskippschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenngekennzeichnet, daß weitere Dioden (65, 65) vorgesehen sind, die den Zugang der Setzimpulse zu den Basen der Transistoren (13, 14) verhindern.

   14. Binärer Zähler nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe mit einem Umkehrtransistor (74) versehen ist, des^n Eingang parallel zum Thyristor (11) der jeweiligen Stufe liegt und dessen Kollektor mit dem Normalausgang (72) verbunden ist.

   15. Binärer Zähler nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (82) vorgesehen ist, über dessen Kontakte (82/1) gleichzeitig die Eingänge aller auf die erste Stufe folgenden Stufen von den Normalausgängen (72) der jeweils vorhergehenden Stufen zu den Komplementärausgängen (41) und umgekehrt umschaltbar sind.

   16. Binärer Zähler nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Steuerausgang zur Komplementärbildung besitzt, der über Trenndioden mit den Signaleingängen sämtlicher Stufen verbunden ist.

   17. Binärer Zähler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Dioden (90, 91) vorgesehen sind, die den Zugang des Komplementärimpulses einer Stufe zur Anode des Thyristors (11) der vorhergehenden Stufe verhindern.