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Elektrische Schrittschalteinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schrittschalteinrichtung mit einer bistabilen Schalt- stufe und einer Relaiskette beliebiger Länge.
Elektrische Schrittschalteinrichtungen sind bereits in-verschiedenen Ausführungsformen bekanntge- worden, unter anderem in elektrischen Rechenmaschinen als sogenannte Schieberegister, die vorrehm- lich aus einer Kette bistabiler elektronischer Kippstufen bestehen.
Die Erfindung betrifft eine für die Lösung vieler Steuerungsprobleme besonders vorteilhafte, betriebssichere, mit geringem Aufwand an Schaltelementen betriebene und nach Art des Baukastenprinzips be- liebig erweiterungsfähige Schrittschalteinrichtung, besonders für Schrittschaltungen in beiden Richtungen.
Die Einrichtung zeichnet sich besonders dadurch aus, dass die bistabile Schaltstufe aus zwei unter
Zwischenschaltung einer Verzögerungsstufe hintereinander geschalteten bistabilen, vorzugsweise transistorbestückten Kippstufen mit jeweils zwei getrennten Ausgängen besteht, und dass die Erregerwicklung eines jeden Relais - mit Ausnahme eines einzigen Relais bei einer nicht geschlossenen Relaiskette-über mindestens einen Kontakt des davorliegenden Relais mit dem einen Ausgang der ersten Kippstufe und über einen Selbsthaltekontakt mit dem entsprechenden Ausgang der zweiten, verzögerten Kippstufe verbunden ist, und dass jedes zweite Relais in entsprechender Weise jeweils mit dem ändern Ausgang der ersten und dem entsprechenden andern Ausgang der zweiten verzögerten Kippstufe verbunden ist.
Zur Steuerung der Schaltrichtung der Einrichtung kann erfindungsgemäss auch vorgesehen sein, dass zwischen die erste Kippstufe und die Relaiskette ein Umschalter zum Ändern des Anschlusses der beiden Ausgänge der ersten Kippstufe an die einzelnen Relais der Kette zwecks Umschaltens der Schrittschaltrichtung gelegt ist, und dass die Erregerwicklung eines jeden Relais über einen Kontakt des vorhergehenden und über einen Kontakt des nachfolgenden Relais der Kette mit jeweils einem andernAusgangder ersten Kippstufe verbindbar ist.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung kann auch zur Lösung von Additions- und Subtraktionsaufgaben verwendet werden. Hiezu ist zweckmässig zwischen der. Relaiskette und der ersten Kippstufe zum Auswählen einer Additions- oder einer Subtraktionsschaltung ein Umschalter zum Vertauschen der beiden Ausgänge der ersten Kippstufe vorgesehen. Dabei wird die Erregerwicklung eines jeden Relais über je einen Schaltkontakt des vorhergehenden Relais und einen Einweggleichrichter mit einem der beiden Ausgänge der ersten Kippstufe verbunden, und die beiden benachbarten Relais sind in entsprechender Weise mit dem andern Ausgang der ersten Kippstufe verbunden. Für den vorstehend genannten Schaltzweck kann auf die zweite Kippstufe und die vorgeschaltete Verzögerungsstufe verzichtet werden.
Alles Nähere über die Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in derein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes mit seinen verschiedenen Variationsmöglichkeiten mehr oder minder schematisch dargestellt ist. Im einzelnen zeigen : Fig. 1 ein Schaltdiagramm des elektronischen Schaltungsteiles der Einrichtung, Fig. 2 eine Einrichtung gemäss der Erfindung, teilweise im Blockschaltbild und Fig. 3 eine abgewandelte Form der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung.
In Fig. 1 ist der elektronische Schaltungsteil l der Schrittschalteinrichtung dargestellt. Er umfasst
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zwei bistabile Kippstufen 100, 101. an sich bekannter Bauart mit den Transistoren 2 und 3 bzw. 4 und 5.
Die Eingangsleitungen 6 und 7 der zweiten Kippstufe -101 sind mit den Ausgangsleitungen 8 und 9 der ersten Kippstufe'lOG, über eine symmetrisch aufgebaute und dem Aufbau der Kippstufen angepasste Ver- zögerungsstufe 102 mit den Transistoren 10 und 11 verbunden. Die erste Kippstufe ist mit zwei Eingängen 12 und 13 versehen, auf die wechselweise von einem ausserhalb der Einrichtung liegenden, durch den Umschalter 14 symbolisch dargestellten Signalgeber einer Steueranlage od. dgl. Impulse gegeben werden.
Die erste Kippstufe kann in an sich bekannter Weise jedoch auch mi ! einem einzigen Eingang versehen sein.
Einem an der ersten Ausgangsklemme 15 der ersten Kippstufe 100 auftretenden Signal entspricht also
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Wie aus dem Schaltdiagramm der Fig. 2 hervorgeht, sind die Ausgänge 15, 16, 15'und 16'der elektronischen Schaltstufe 1 mit Sammelschienen verbunden, die mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind. Die Ausgänge 15 und 16 der ersten Kippstufe können dabei über ein die Schrittschaltrichtung steuerndes Relais 17 oder eine andere geeignete Umschaltvorrichtung wahlweise mit den Sammels (hie- nen 15 und 16 oder 15"und 16"verbunden werden.
An die Sammelschienen kann eine offene oder geschlossene, aus beliebig vielen Einzelgliedern zu- sammengesetzte Relaiskette angeschlossen werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur drei, in einer offenen Kette angeordnete Relais 18,19 und 20 dargestellt. Das eine Ende der Erregerwicklung eines jeden Relais, mit Ausnahme des ersten Relais 18, kann, im Beispiel des Relais 19 gezeigt, über einen Kontakt 21 des vorhergehenden Relais 18, über die Sammelschiene 16. über einen
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mittungsteiles 1 verbunden werden. Dieses Ende der Erregerwicklung eines jeden Relais kann ausserdem über einen Selbsthaltekontakt 23 mit dem Ausgang 16'der verzögerten Kippstufe des elektronischen Schaltungsteiles verbunden werden. Das andere Ende der Erregerspulen sämtlicher Relais ist auf ein negatives Potential gelegt.
Die Erregerwicklung des ersten Relais 18 der Relaiskette kann in nicht dargestellter Weise über einen gesonderten Schalter erregt werden. Dieses Relais kann aber auch über ein Zeitglied oder eine andere, dem gewünschten Steuerzweck angepasste Schaltung 24 von dem elektronischen Schaltungsteil aus betätigt werden.
Ausser den drei für die Schrittschaltung benötigten Kontakten 21-23 können die einzelnen Relais mit einer beliebigen Anzahl von Arbeits- oder Ruhekontakten versehen sein, die in irgendwelche Steuerverbindungen gelegt sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist für jedes Relais jeweils nur ein solcher Kontakt 25 vorgesehen.
An Stelle der Transistoren 2-5 können im Schaltungsteil 1 der Schrittschalteinrichtung selbstverständlich auch Röhren verwendet werden. Gegebenenfalls können dafür auch Relais verwendet werden.
Die Wirkungsweise der Einrichtung gemäss der Erfindung ist folgende : Wird bei einer Stellung des Richtungsrelais 17 in der eingezeichneten Lage und bei einem Signal am Ausgang 16 der ersten Kippstufe des elektronischen Schaltungsteiles 1 das erste Relais 18 der Relaiskette eingeschaltet, so wird über den Schaltkontakt 21 die Erregerwicklung des nachfolgenden Relais 19 an den Ausgang 16 der Kippstufe gelegt und erregt.
Über den Selbsthaltekontakt 23 ist das Relais 19 ausserdem an den entsprechenden verzögerten Ausgang 16'des Schaltungsteiles 1 gelegt, so dass das Relais 19 nunmehr unabhängig vom Erregungszustand des Relais 18 - ausschliesslich abhängig vom Schaltzustand der Kippstufen des Schaltungsteiles 1 - seine mementane Schaltstellung beibehält. Kippt die Stufe 1, so dass nunmehr der Ausgang 15 dieser Stufe aktiviert ist, so wird das nächstfolgende Relais 20 über den Kontakt 21'des Relais 19 an den aktiven Ausgang 15 des Schaltungsteiles 1 gelegt und erregt ; seine Schaltkontakte schliessen sich, und es wird über einen Selbsthaltekontakt an den verzögerten Ausgang 15'gelegt. Das Relais 19 geht dagegen in seine Ruhelage zurück.
Beim Kippen der Stufe 1 ist also ein Schrittschaltvorgang vom Relais 19 auf das Relais 20 erfolgt.
Wird in diesem Schaltstadium das Richtungsrelais 17 betätigt, so dass nunmehr die Ausgänge 15 und 16 des elektronischen Schaltungsteiles mit den Sammelschienen 15"bzw. 16"verbunden sind, ändert sich zunächst am Erregungszustand des Relais 20 nichts, da es nach wie vor über den verzögerten Ausgang
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regt, das sich anschliessend über den mit dem verzögerten Eingang 16'des Schaltungsteiles 1 verbun- denen Kontakt 23 hält. Bei diesem Kippvorgang der Stufe 1 ist also eine Schrittschaltung der Relaiskette in umgekehrter Richtung, nämlich vom Relais 20 zurück zum Relais 19 erfolgt.
In Fig. 3 ist eine mit Hilfe der erfindungsgemäss ausgestalteten Schrittschalteinrichtung erzielte Ad- ditions-und Subtraktionsschaltung dargestellt. Für diese Schaltung wird nur die erste Kippstufe mit den
Ausgängen 15 und 16 des Schaltungsteiles 1 verwendet. Diese beiden Ausgänge sind über einen Addi- tions-/Subtraktionswähler, hier ein Relais 26, entweder mit den Sammelschienen 15 und 16 oder 15" und 16"verbunden. Die Relaiskette ist ähnlich geschaltet wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, doch sind die einen Enden der Erregerwicklungen der Relais 18, 19, 20 über Widerstände 27 mit dem ne- gativen Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden, und das andere Ende der Erregerwicklungen der Re- lais ist über einen Kontakt 21 des vorhergehenden Relais und einen Einweggleichrichter 28 mit dem einen
Ausgang des Schaltungsteiles 1 verbunden.
Die beiden benachbarten Relais eines jeden Relais sind dage- gen wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 mit dem andern Ausgang des Schaltungsteiles 1 verbun- den.
Bei der dargestellten Additionsstellung der Schalteinrichtung erfolgt wieder-wie an Hand des vor- hergehenden Ausführungsbeispieles beschrieben-ein Fortschreiten des Schaltvorgangs bei jedem Kipp- vorgang der Stufe 1 vom Relais 18 zum Relais 19, zum Relais 20 usw.
Beim Umschalten des Relais 26 wird die Schrittschaltrichtung umgekehrt. An Stelle des Relais 26 kann auch eine andere, beispielsweise elektronische Umschaltvorrichtung verwendet werden.
Der Anwendungsbereich der Schrittschalteinrichtung gemäss der Erfindung ist äusserst umfangreich.
Die Einrichtung kann beispielsweise an Stelle von erfahrungsgemäss störungsanfälligen Magnetschaltern praktisch für jede Steueranlage einer Werkzeugmaschine mit umfangreicherem Steuerungsprogramm vorteilhaft verwendet werden. Die ganze Einrichtung erfordert nur einen geringen Einbauraum und kann nach dem Baukastenprinzip beliebig erweitert werden. Das Grundbauelement ist der elektronische Schaltungteil 1, an den durch Anfügen einer passenden Anzahl von Einzelrelais und durch eine passende Wahl der Anzahl der durch diese Relais gesteuerten Kontakte jede beliebige Programmsteuerschaltuug zusammengestellt werden kann. Der Schrittfolgeverlauf wird durch eine entsprechende Steuerung der Kippvorgänge und des Umschaltrelais 17 bzw. 26 bewirkt.
Eine weitere Eingriffsmöglichkeit in die Schaltung besteht in der freien Wahl des Auslösezeitpunktes des Schrittfolgevorganges durch eine entsprechende Steuerung der Erregung des ersten Relais der Relaiskette. Als mögliche Verwendungsgebiete seien beispielsweise ange- führt : Zeitplan-Regel-oder-Steueranlagen, Maschinensteuerungen aller Art. Anlagen zur Steuerung von Lichtreklamen und von Verkehrsampeln, Steueranlage für Fernsprechnetze, Mess- und Zählschaltungen und Speicheranlagen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische Schrittschalteinrichtung mit einer bistabilen Schaltstufe und einer Relaiskette beliebi- ger Länge, dadurch gekennzeichnet, dass die bistabile Schaltstufe (1) aus zwei unter Zwischenschaltung einer Verzögerungsstufe (102) hintereinander geschalteten bistabilen, vorzugsweise transistorbestückten Kippstufen (100,101) mit jeweils zwei getrennten Ausgängen (15, 16 bzw. 15', 16') besteht, und dass die Erregerwicklung eines jeden Relais (z. B, 18-20)-mit Ausnahme eines einzigen Relais (18) bei einer nicht geschlossenen Relaiskette-über mindestens einen Kontakt (21, 21'usw.) des davorliegenden Relais mit dem einen Ausgang (z. B. 16) der ersten Kippstufe (100) und über einen Selbsthaltekontakt (23) mit dem entsprechenden Ausgang (z.
B. 16') der zweiten, verzögerten Kippstufe (101) verbunden ist, und dass jedes zweite Relais (z. B. 19) in entsprechender Weise jeweils mit dem andern Ausgang (z. B. 15) der ersten und dem entsprechenden andern Ausgang (z. B. 15') der zweiten verzögerten Kippstufe verbunden ist.