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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verzögerungsschaltung, die
eine vorbestimmte Zeit nach ihrer Betätigung ein von einer Gleichstromquelle gespeistes
Signal od. dgl. auslöst, wobei die Dauer der Zeitverzögerung durch die in Abhängigkeit
von einer Schalterbetätigung erfolgende Entladung eines Kondensators über einen
hochohmigen Widerstand gesteuert ist und ein Halbleiterschaltmittel vorgesehen ist,
das bei Abfall der Kondensatorspannung auf einen vorbestimmten Wert leitend wird
und eine Signaleinrichtung betätigt.
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Es ist bereits eine Verzögerungsschaltung bekannt, bei der ein Kondensator
über einen hochohmigen Widerstand abhängig von einer Schalterbetätigung aufgeladen
wird, und bei der bei Abfall der Kondensatorspannung auf einen vorbestimmten Wert
eine als Schaltmittel dienende Gitterröhre leitend wird und ein Relais betätigt
(deutsche Auslegeschrift 1078 609). Diese bekannte Verzögerungsschaltung
weist jedoch den Nachteil auf, daß eine besondere Gleichspannungsquelle für die
Aufladung des Kondensators erforderlich ,ist.
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Ferner ist eine Verzögerungsschaltung bekannt, die als Schaltelement
an Stelle einer Gitterröhre einen Schalttransistor verwendet. Bei dieser bekannten
Verzögerungsschaltung erfolgt die Aufladung und Entladung des Kondensators durch
Umschalten mittels zweier besonderer Schaltarme eines dreipolig ausgebildeten Schalters,
wobei der dritte Schaltarm dieses Schalters die Belastung schaltet. Diese bekannte
Verzögerungsschaltung ist durch die Verwendung des dreiarmigen Schalters aufwendig
und störungsanfällig. Ferner weist diese bekannte Verzögerungsschaltung den Nachteil
auf, daß der Zeitpunkt des Leitendwerdens des Schalttransistors bei Schwankungen
der angelegten Speisespannung sowie bei Temperaturschwankungen und anderen Einflüssen
sich verändert, so daß die Verzögerungszeit wenig konstant ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Verzögerungsschaltung,
die die Nachteile der bekannten Schaltungen vermeidet und eine möglichst konstante
Verzögerungszeit aufweist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
die Aufladung des Kondensators über einen den hochohmigen Widerstand überbrückenden
Gleichrichter erfolgt und bei Betätigung der Schaltung der Entladungsweg des Kondensators
über den hochohmigen Widerstand über einen normalerweise offenen einpoligen Betätigungsschalter
geschlossen wird, und daß als Halbleiterschaltmittel eine Doppeltransistorrückkopplungs-Schaltereinrichtung
dient, bei der der Kollektor des ersten Transistors mit der Basis des zweiten Transistors
und die Basis des ersten Transistors mit dem Kollektor des zweiten Transistors unmittelbar
miteinander verbünden sind.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung bietet den Vorteil, daß die Auf- und
Entladung des Kondensators nicht über einen besonderen Schalter erfolgt, und daß
die Zeiten, die die Doppeltransistor-Rückkopplungsschaltereinrichtung zum Leitendwerden
bzw. Sperren benötigt, extrem kurz sind, da beide Transistoren der Doppeltransistor
- Rückkopplungsschaltereinrichtung unmittelbar leitend werden, sobald die Spannung
an der Basis des ersten Transistors den kritischen Wert erreicht. Weiter bietet
die erfindungsgemäße Verzögerungsschaltung den Vorteil, daß die Transistoren unabhängig
von der Ladung des Kondensators leitend bleiben, und daß der Stromfluß nur durch
das öffnen des die Belastung schaltenden Schalters unterbrochen werden kann. Ferner
bietet die erfindungsgemäße Verzögerungsschaltung den Vorteil, daß sie eine sehr
konstante Verzögerungszeit aufweist, die unabhängig von Schwankungen der angelegten
Speisespannung und der Temperatur ist.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Verzögerungsschaltung,
bei der eine Signallampe nur dann eingeschaltet wird, nachdem ein Betätigungsschalter
über eine vorbestimmte Zeitspanne geschlossen gehalten wurde und die dann weiterhin
eingeschaltet bleibt, solange der Betätigungsschalter geschlossen ist und F i g.
2 eine Verzögerungsschaltung ähnlich der von F i g. 1, bei der jedoch ein Relais
zur Steuerung von zusätzlichen Stromkreisen vorgesehen ist.
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In F i g. 1 ist eine Gleichstromquelle mit 2 bezeichnet, deren positiver
Pol mit einem Anschluß eines normalerweise geöffneten Schalters 4 verbunden ist.
Der andere Anschluß des Schalters 4 ist über einen Widerstand 6 und eine Signallampe
oder eine andere Anzeigevorrichtung 8 mit dem negativen Pol der Batterie 2 verbunden.
Ein Widerstand 10 und eine Diode 12 sind mit einem Kondensator 14 in Reihe über
den Schalter 4 geschaltet und ein Widerstand 16 ist mit dem Widerstand 10 und der
Lampe 8 in Reihe über die Batterie 2 geschaltet. Ein hochohmiger Widerstand 18 ist
zwischen die Lampe 8 und eine Seite des Kondensators 14 geschaltet, um einen Entladungsweg
für den Kondensator zu schaffen. Ein pnp-Transistor 20, der vom Typ 2 N 3638 sein
kann, ist mit seinem Emitter mit der Leitung 22 verbunden, die den Schalter
4 mit dem Widerstand 6 verbindet, und mit seiner Basis mit der Verbindungsleitung
zwischen dem Widerstand 18 und dem Kondensator 14 sowie mit dem Kollektor eines
npn-Transistors 24, der vom Typ 2 N 2926 sein kann. Der Kollektor des Transistors
20 ist mit der Basis des Transistor 24 verbunden. Der Emitter des Transistors 24
ist mit der Lampe 8 verbunden.
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Die Funktion der vorstehend beschriebenen Schaltung ist folgendermaßen:
'r` Bei geöffnetem Schalter 4 wird der Kondensator 14 geladen, wobei der Ladestromkreis
über den Widerstand 10 und die Diode 12 zu der einen Seite des Kondensators
führt, dessen andere Seite am Potential des Anschlusses der Lampe 8 liegt, über
die Leitung 26, die den Widerstand 6 mit der Lampe verbindet. Durch die Widerstände
10 und 6 sowie die Lampe 8 fließt nur ein geringer Strom, der für ein Aufleuchten
der Lampe unzureichend ist, aber ausreicht, um die Spannung an der Anode der Diode
12 auf einen Wert zu reduzieren, der unter dem des positiven Pols der Stromquelle
2 liegt. Es fließt kein Strom durch den Widerstand 6 und da die Spannung an der
Basis des Transistors 20 gegenüber seinem Emitter positiv ist, ist der Transistor
nicht leitend. Der Transistor 24 ist infolge des fehlenden Basisstroms ebenfalls
nicht leitend. Wenn der Schalter 4 nunmehr geschlossen wird, fließt Strom von der
Batterie 2 durch den Widerstand 6 und die Lampe. Dieser Strom reicht noch nicht
aus, um die Lampe zum Leuchten zu bringen. Durch das Schließen des Schalters 4 wird
jedoch die Spannung des positiven
Anschlusses der Batterie 2 der
unteren Elektrode des Kondensators 14 zugeführt, wodurch bewirkt wird, daß
der Kondensator sich durch den hochohmigen Widerstand 18 zu entladen beginnt. Wenn
sich der Kondensator in ausreichendem Maße entladen hat, um die Spannung an der
Basis des Transistors 20 auf einen Wert unterhalb der Emitterspannung zu
vermindern, beginnt der Transistor 20 leitend zu werden, der seinerseits bewirkt,
daß der Transistor 24 leitend wird. Dadurch, daß der Transistor 24 leitend wird,
wird die Spannung an der Basis des Transistors 20
weiter vermindert, was einen
höheren Durchfluß durch den Transistor 20 bewirkt, und die so auftretende
Rückkopplung bewirkt einen maximalen Stromfluß durch beide Transistoren. Der auf
diese Weise zwischen der Leitung 22 und der Lampe 8
hergestellte Leitungsweg
mit einem niedrigen Widerstand überbrückt den Widerstand 6 und bewirkt, daß die
Lampe voll aufleuchtet. Dieser Zustand dauert solange an wie der Schalter 4 geschlossen
ist. Wenn der Schalter 4 geöffnet wird, lädt sich der Kondensator 14 rasch durch
die Diode 12 auf, um den Transistorkreis abzuschalten und den Ausgangszustand des
Stromkreises wiederherzustellen. Die Verzögerung zwischen dem Schließen des Schalters
4 und dem vollen Aufleuchten der Lampe 8 .ist von dem Maß der Entladung des Kondensators
14 abhängig und dieses wiederum von der Höhe des Widerstands 18. Bei einer
Verzögerung von einer Minute z. B. kann der Widerstand 18 10 Megohm aufweisen. Die
Widerstände 10 und 16 sollten eine ausreichende Größe haben, um zu verhindern, daß
die Lampe 8 aufleuchtet, wenn der Schalter 4 offen ist, und auch der Widerstand
6 sollte so groß sein, um zu verhindern, daß die Lampe 8 aufleuchtet, wenn der Schalter
4 geschlossen ist und die Transistorschleife 20, 24 nicht leitend ist. Die
Geschwindigkeit, mit der der Kondensator 14 geladen wird, ist von der Höhe des Widerstands
10 abhängig. Wenn beispielsweise der Widerstand 10 3,3 Kiloohm aufweist,
lädt sich der Kondensator 14 in Millisekunden auf. Durch Einschaltung eines weiteren,
mit der Diode 12 in Reihe geschalteten Widerstandes läßt sich, falls gewünscht,
die Zeitspanne des Ladens verlängern.
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Der Schalter 4 wurde als manuell bedienbarer Schalter dargestellt,
aber offensichtlich kann es sich auch um einen Schalter handeln, der in Abhängigkeit
von einem Zustand betätigt wird, wie z. B. der Temperatur oder Feuchtigkeit od.
dgl., und deshalb soll er lediglich als Symbol irgendeiner Vorrichtung zum Schließen
des Stromkreises dienen, wobei das Schließen des Stromkreises erst nach einer vorbestimmten
Zeitspanne angezeigt werden soll. Es ist ersichtlich, daß die Signallampe 8 nicht
gespeist wird, wenn der Schalter 4 wieder geöffnet wird, bevor sich der Kondensator
14 in ausreichendem Maße entladen hat, um die Transistoren 20 und 22 leitend zu
machen.
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Der in F i g. 2 dargestellte Stromkreis ist zwar dem Stromkreis von
F i g. 1 sehr ähnlich, unterscheidet sich jedoch vor allem dadurch von diesem, daß
der Widerstand 6 von F i g. 1 durch die Wicklung 28
eines Relais 30
ersetzt ist sowie durch die Verbindungen zu dessen Ankern 32 und 34. Der Anker 32
ist mit der Leitung 22 verbunden und der normalerweise offene Kontakt 36, der mit
dieser Leitung in Verbindung steht, ist mit dem positiven Anschluß der Batterie
2 verbunden. Der dem Schalter 4 von F i g.1 entsprechende Schalter 4', der
in F i g. 2 als Druckschalter dargestellt ist, wird auf diese Weise durch den Anker
32 überbrückt, wenn das Relais erregt ist. In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
von F i g. 2 ist der Anker 34 mit einer Seite eines manuell bedienbaren Schalters
38 verbunden und der mit dem Anker 34 in Verbindung stehende, normalerweise offene
Kontakt 40 ist mit der anderen Seite des Schalters 38 verbunden. Der Schalter
38 kann beispielsweise ein Schalter für die Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs sein,
der sich ,in diesem Fall im Stromkreis zwischen der Batterie und einer mit der Leitung
42 verbundenen Lampenbelastung befinden würde. Wie aus dem Nachstehenden ersichtlich
ist, ist die Funktion der Schaltung ähnlich der bereits beschriebenen, abgesehen
von dem Unterschied, welcher durch den Stromkreis bedingt ist, der den Anker 32
aufweist.
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Wenn der Schalter 4' kurzzeitig geschlossen ist, wird das Relais 28
sofort erregt, um alle seine Anker umzuschalten. Der Anker 32 schließt die Parallelleitung
zum Schalter 4', wodurch sich dieser Schalter öffnen kann, ohne das Relais
abzuschalten. Der Kondensator 14, der vorher durch den Widerstand
10
und die Diode 12 aufgeladen wurde, beginnt daraufhin, sich durch den hochohmigen
Widerstand 18' zu entladen. Nach einer Verzögerung von beispielsweise einer Minute
ist die Entladung des Kondensators 14
so weit fortgeschritten, daß die Transistoren
20 und 24 leitend werden, die in leitendem Zustand die Relaiswicklung 28 überbrücken
und bewirken, daß die Anker des Relais abfallen. Die Lampe 8 kommt zum Aufleuchten,
da die Wicklung 28 aus dem Stromkreis ausgeschaltet ist. Der Anker 32 entfernt sich
vom Kontakt 36, wenn das Relais abfällt, wodurch der Ausgangszustand des Stromkreises
wieder hergestellt wird. Wenn der Widerstand 18' einstellbar ist, läßt sich die
Zeitspanne der Verzögerung ohne weiteres einer für einen besonderen Verwendungszweck
gewünschten Zeitspanne anpassen.
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Wenn bei geschlossenem Schalter 4' der Schalter 38 manuell
geöffnet wird, bleibt der Lampenstromkreis über dem Anker 34 während der Zeitspanne
geschlossen, in der das Relais 30 erregt ist, wodurch das Erlöschen der Lampen verzögert
wird.
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Es ist ersichtlich, daß die Schaltung von F i g. 2 durch andere Verbindungen
mit dem Anker 34 und seiner zugehörigen Kontakte auch für andere Zwecke als die
Steuerung einer Lampenbelastung verwendet werden kann. Anstatt einen Stromkreis
für eine vorbestimmte Zeitspanne zu schließen, wie es in der dargestellten Anordnung
der Fall ist, könnte ein normalerweise geschlossener Stromkreis für eine solche
Zeitspanne geöffnet werden oder es könnte ein Schaltelement für eine gewisse Zeit
überbrückt werden.