DE19512803C2 - Steuer- und Auswerteschaltung für Neigungsschalter - Google Patents
Steuer- und Auswerteschaltung für NeigungsschalterInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Steuer- und Auswerteschaltung nach der Gattung des
Hauptanspruches. Aus der DE 91 06 526 U1 ist bekannt, zu einem Neigungsschalter, bzw.
Lageschalter, vorzugsweise mit einem wäßrigen Elektrolyt als Schaltflüssigkeit, beidseitig
Widerstände und Dioden zu schalten, und den Lageschalter zur Auswertung des
Schaltzustandes zwischen die Steuerstrecken zweier vorzugsweise antiparalell geschalteter
Halbleiterschalter zu schalten. In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, die
Reihenschaltung des Lageschalters mit den Widerständen, bzw. Dioden zwischen die
antivalenten Ausgänge eines Wechselspannungsgenerators zu schalten, und den
Spannungsabfall an den Widerständen einem NAND-Gatter zuzuführen. Die
Halbleiterschalter, bzw. die dem NAND-Gatter nachgeschalteten Verstärkerstufen geben
den direkten und/oder invertierten Schaltzustand des Lageschalters an ihren Ausgängen
wieder. Dem Ausgang des NAND-Gatters ist zur Glättung des Ausgangssignales ein RC-Glied
nachgeschaltet.
Aus der DE 42 18 560 C2 und der DE 42 40 870 A1 ist bekannt, einem Flüssigkeits-
Neigungsschalter direkt, oder in Reihe mit einem Widerstand an eine
Gleichspannungsquelle, oder an den Ausgang eines Wechselrichters anzuschließen, und
das Schaltsignal dem Steuereingang eines Transistors oder FETs zuzuführen. Die
Steuereingänge der Halbleiterbauelemente sind teilweise durch vorgeschaltete
Widerstände und/oder Kondensatoren nach Masse abgeschlossen.
Aus der DE 93 14 686 U1 ist bekannt, einen Lageschalter mit einer elektronischen Anordnung
zu versehen, die einen Wechselspannungsgenerotor bzw. Oszillator höherer Frequenz, z. B.
einen Rechteckgenerator enthält, und einen der Schaltröhre nachgeschalteten
Schaltstromverstärker. Der die Schaltröhre durchfließende Strom ist vorzugsweise ein
periodischer Wechselstrom, der frei von Gleichstromanteilen ist. Letzteres wird erreicht,
indem in Reihe mit der Schaltröhre ein Kondensator (sog Koppelkondensator) geschaltet
wird.
Hauptzweck der o. st. Anmeldungen ist, mit elektronischen Mitteln den Lage- bzw.
Neigungsschalter statt direkt mit hohen Schaltströmen, indirekt mit hinreichend kleinen
Steuerströmen zu beaufschlagen, um das Schaltsystem zu schonen, und insbesonders bei
quecksilberfreien Flüssigkeitsschaltern die Zersetzung bzw. Elektrotyse der Schaltflüssigkeit zu
minimieren. Ferner werden mit den o. g. elektronischen Mitteln die Steuerströme so verstärkt
bzw. umgesetzt, daß mittelbar hohe Schalt- bzw Arbeitsströme im Ausgangs- bzw. Lastkreis
geschaltet werden können.
Eine weitergehende Aufbereitung, Selektion, oder Bewertung der Schaltsignale der Lage-
bzw. Neigungsschalter findet bei den o. g. Anmeldungen nicht statt.
Die erfindungsgemäße Steuer-und Auswerteschaltung ist für den Gleichstrombetrieb
konzipiert. Sie erfüllt gegenüber den bekannten Lösungen in vorteilhafter Weise mehrere
komplexe Aufgaben.
Zum Ersten wird die Belastung der Schaltstrecke des Flüssigkeits-Neigungsschalters
gegenüber den bekannten Lösungen sehr wirksam dadurch weiter verringert, daß der durch
den Schalter fließende Wechselstrom von der ursprünglichen, generatorisch erzeugten
Rechteckform in eine Impulsform umgewandelt wird, und daß bei diesem impulsförmigen
Wechselstrom die Periodendauer groß gemacht wird gegenüber der Impulsdauer. Dies
verringert den Effektivwert des Wechselstromes drastisch, und die tatsächlich Stromflusszeit
durch die Schaltflüssigkeit kann gegenüber der Rechteckform nochmals um wenigstens eine
Größenordnung kleiner gemacht werden. Die Zersetzung der Schaltflüssigkeit wird dadurch
auch bei Lagzeitbeanspruchung vollständig verhindert.
Weil die Stromminimierung nicht, wie bei den bekannten Lösungen, über die Amplitude
erreicht wird, braucht die elektronische Schaltung auch nicht so hochohmig gemacht
werden. Dies verbessert die Störfestigkeit der gesamten Anordnung gegenüber
elektromagnetischer und elektrostatischer Enstrahlung von Außen (EMV-Festigkeit).
Zum Zweiten werden durch elektronische Mittel die Schaltsignale einer Prüfung bzw.
Bewertung unterzogen, und zwar auf zweifache Weise.
Erstens wird geprüft, ob nach einer Integration der Wechselstromimpulse mit einer
vorgegebenen Zeitkonstante diese eine bestimmte Schwellenspannung erreichen. Wenn
dies der Fall ist, wird ein DC-Schaltsignal erzeugt, das dann zweitens auf ausreichende Dauer
bzw. Länge geprüft wird. In einer Ausführungsform wird diese zweite Prüfung auch noch für
den Ein- und Ausschaltvorgang getrennt vorgenommen.
Beide Prüfungen zusammen ergeben eine wirksame Selektion der Schaltimpulse bzw. der
Schaltvorgänge des Neigungsschalters, so daß fehlerhaftes Schaltverhalten, z. B. durch
ungewollte Schaukelbewegungen der Schaltflüssigkeit, mit hoher Sicherheit vermieden wird.
Die Prüfung auf Dauer bzw. Länge wird zusätzlich einstellbar gemacht, dadurch ist eine
individuelle Anpassung des Neigungsschalters an den Arbeitsfall durch den Anwender
möglich.
Zum Dritten wird das aufbereitete bzw. geprüfte Schaltsignal in einem Speicher
abgespeichert, bei dem das Rücksetzen nicht automatisch mit dem Verschwinden des
Schaltsignals erfolgt. Dies erfolgt anderweitig, z. B. willentlich. Erforderlich ist dies, wenn der
Neigungsschalter z. B. als Sicherheitselement zur Vermeidung von gefährlichen Schieflagen
bei mobilen Maschinen eingesetzt wird. Zusätzliche Sicherheit wird erreicht, indem das
Rücksetzen nur möglich ist, wenn die den Setzvorgang auslösende Ursache zuvor beseitigt
wurde.
Zum Vierten ist eine Vorteilhafte Ausgestaltung dadurch gegeben, daß wenigstens eine
zweifache Anzeige des Signalzustands erfolgt, und zwar eine Erste, unverzögert und ohne
Speicherung, z. B. zur Justage des Schaltwinkels bei der Montage des Neigungsschalters, und
eine zweite, verzögert und/oder gespeichert, zur Optimierung der Stör- bzw.
Funktionssicherheit der gesamten Anordnung im praktischen Einsatz.
Weitere Vorteile sind noch in den Ausführungbeschreibungen ausgeführt.
Fig. 1 zeigt im Blockschaltbild das Funktionsprinzip der Steuer-und Auswerteschaltung gemäß
der Erfindung, in
Fig. 2, 3 und 4 sind Ausführungsbeispiele dargestellt.
Von einer Minus- bzw. Masseschiene 2 und einer Plus-Schiene 3 und ihren Verzweigungen
werden paralell folgende Funktionsblöcke mit Betriebsspannung versorgt:
Ein Rechteckgenerator 4, ein Schaltstromverstärker 9, ein Schaltverstärker 15, ein
Zeitverzögerungsglied 18, ein Speicher 22, und ein Endverstärker 25. Zwischen dem
Rechteckgenerator 4 und dem Schaltstromverstärker 9 ist der Neigungsschalter 1 in Reihe
mit dem Differenzierglied 5 + 6 geschaltet. Der Neigungsschalter 1 wird als im Ruhezustand
offen angenommen, d. h. die Kontakte 7 + 8 sind nicht verbunden. Zwischen die Verstärker 9
+ 15 ist ein kombinierter Funktionsblock Gleichrichter 12 + Integrator 13 eingeschoben. Vom
Rechteckgenerator 4 beginnend, bis zum Endverstärker 25 sind alle Funktionsblöcke durch
einen Signalpfad verbunden, dargestellt durch die obere der horizontalen Linien zwischen
den Versorgungsschienen 3 und 2. Vom invertierenden Ausgang 17 des Schaltverstärkers 15
führt ein zweiter Signalpfad über eine Taste 23 zum Rücksetzeingang R des Speichers 22. Das
Zeitverzögerungsglied 18 ist über die Leitung 20 mit einem Stellglied 19 verbunden. Am
Ausgang 10 des Schaltstromverstärkers 9 ist ein erstes Anzeigeelement 11, an dem Ausgang
des Endverstärkers 25 ein zweites Anzeigeelement 26 angeschlossen.
Für die Erfindung unwesentlich ist die praktische Ausführung der einzelnen Funktionsblöcke.
Diese sind weitgehend Stand der Technik, und dem Fachmann bekannt. Die Erfindung
erstreckt sich vielmehr auf die typische Formgebung des Schaltstromes, das spezifische
Zusammenwirken der der Funktionsblöcke, und die Auswertung und Optimierung des
Schaltsignals für Steuerungszwecke und Überwachungszwecke.
Die Rechteckspannung des Generators 4 wird durch Differentiation umgewandelt in einen
impulsförmigen Wechselstrom. Die Differentiation wird bewirkt durch den Kondensator 5 und
den Widerstand 6. Diese bilden zusammen das Differenzierglied. Der Vorteil der Impulsform
gegenüber der Rechteck-, oder ggf. Sinus- oder Dreieckform besteht darin, daß der für die
Schädigung der Schaltflüssigkeit vor allem maßgebliche Effektivwert des über den Schalter
einfließenden Stroms allein schon damit sehr klein gehalten werden kann, daß die
Impulsdauer gegenüber der Periodendauer klein gemacht wird. Kann, wie bei den
bekannten Lösungen, der Effektivwert nur über die Amplitude niedrig gehalten werden,
dann muß der Schaltstromverstärker 9 sehr empfindlich und der gesamte Schaltstrompfad
sehr hochohmig gemacht werden. Dies stellt nicht nur höhere Anforderungen an den
Verstärker, den Neigungsschalter und die Isolation (Kriechstromfestigkeit, Feuchteeinfluss)
sondern verschlechtert vor allem auch die Störfestigkeit. Bei der vorliegenden Lösung ist die
Anfälligkeit z. B. gegenüber Brumm-Einstreuungen minimal, es ist hier z. B. ohne Weiteres
möglich, den Neigungsschalter 1 räumlich getrennt über längere Zuleitungen zur Schaltung
zu betreiben.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung mit dem in Reihe zum Schalter 1 geschalteten
Differenzierglied ist, daß der über den Schalter fließernde Strom in jedem Fall völlig frei ist von
Gleichstromanteilen, die sonst z. B. bereits bei geringfügiger Unsymmetrie der
Rechteckspannung, oder bei Ungleichheit von Dioden- oder Transistorbasisstrecken im
Schaltstromkreis auftreten. Gleichstromanteile im Schaltstrom begünstigen die Schädigung
der Schaltflüssigkeit außerordentlich. Der Schaltstromverstärker 9 liefert an seinem Ausgang
10 ein positives und/oder negatives Spannungsäquivalent zum Eingangsstrom. Dieses
Spannungsäquivalent wird einer Gleichrichter-Integrator-Kombination 12 + 13 zugeführt. Der
Gleichrichter ist vorzugsweise ein Einweg-Gleichrichter. Der Intergrator kann passiv oder
aktiv, z. B. mit Operationsverstärkern, aufgebaut sein. Seine Lade- und Entlade-Zeitkonstanten
sind vorzugsweise verschieden voneinander, letztere größer als die erste. Der
Schaltverstärker 15 schaltet erst, wenn die Integrator-Ausgangsspannung dessen
Schaltschwelle übersteigt. Der Integrator 13 integriert die Impulse zu einem statisch
auswertboren DC-Pegel.
Zusätzlich werden durch die Ladezeitkonstante bereits die Fehlimpulse am Integrator
abgefangen, die auf kurzzeitiges fehlerhaftes Schließen des Neigungsschalters 1
zurückgehen, oder anderweitig durch Einstreuung auftreten.
Durch die Entladezeitkonstante wird bereits das Fehlverhalten abgefangen, das durch
kurzzeitiges fehlerhaftes Öffnen des Neigungsschalters entstehen kann. Die beiden
Zeitkonstanten bilden das erste Prüfkriterium für das Schaltsignal. Mit dem nichtinvertierten
Ausgangssignal des Schaltverstärkers 15 wird das Zeitverzögerungsglied 18 gesetzt. Es ist
beispielsweise aufgebaut aus retriggerbaren, rücksetzbaren Monoflops, oder aus einem
rücksetzbaren Schieberegister. Das Schaltsignal erscheint an dessen Ausgang 21 um eine
Zeit versetzt, die mit dem Stellglied 19 einstellbar ist. Das Stellglied ist entweder direkt ein
Potentiometer, oder z. B. ein Taktgenerator, dessen Taktfrequenz einstellbar ist.
Mit dem invertierten Ausgangssignal des Schaltverstärkers wird das Zeitverzögerungsglied 18
zurückgesetzt. Die Kombination des Zeitverzögerungsglieds mit dem Schaltverstärker in
dieser Weise ergibt für das Schaltsignal eine Prüfstrecke, mit der Prüfung auf Zeit- bzw. auf
ausreichende Länge. Nur wenn das Schaltsignal auf der Leitung 16 länger absteht, als die
eingestellte Verzögerungszeit, erscheint es auf der Leitung 21 und setzt den Speicher 22 über
dessen S-Eingang. Die Verzögerungszeit ist somit das zweite Prüfkriterium für das Schaltsignal.
Ist das Signal kürzer, wird es durch das Signal auf Leitung 17 und den R-Eingang von 18
wieder gelöscht, solange es sich noch auf dem Durchmarsch befindet. Diese Prüfung des
Schaltsignals lässt sich grundsätzlich auch noch mit anderen, hier nicht dargestellten
Anordnungen erreichen, indem z. B. dem Schaltverstärker 15 direkt ein JK-Flipflop
nachgeschaltet wird, dessen Takteingang von einem durch das Schaltsignal getriggerten
Monoflop angesteuert wird.
Mit dieser Prüfung auf Zeit erreicht man eine sehr effektive Auswertung bzw. Selektion der
Schaltsignale hinsichtlich ihres zufälligen oder gewollten Zustandekommens, indem als
Meldeelement, inbesondere im mobilen Einsatz, wird durch diese Aus- bzw. Bewertung
wesentlich gesteuert. Gegenüber anderen Lösungen, z. B. der Filterung des Schaltsignals o. ä.
hat diese Methode zusätzlich den Vorzug, daß sie vorgeschichtsunabhängig arbeitet. Es
können z. B. vor einem "richtigen" Impuls beliebig viele "falsche" kommen, ohne daß sich an
dem Prüfkriterium irgend etwas ändert, d. h., es kann kein falsches Signal durchschlüpfen,
weil vorher schon ein paar Signale mit vorbereitender, d. h. das Prüfkriterium ändernder
Wirkung da waren.
Ist der Speicher 22 durch ein solchermaßen geprüftes Signal gesetzt, steuert dieser über
Leitung 24 den Endverstärker 25, und damit das Anzeigeelement 26 an. Dieses kann außer
einer Lampe zusätzlich oder alternativ z. B. sein, eine Hupe, ein Relais, ein Magnetventil, ein
Hubmagnet o-ä-.
Das Rücksetzen des Speichers 22 geschieht vorzugsweise nicht automatisch mit dem Öffnen
des Neigungsschalters 1. Insbesonders beim Einsatz des Neigungsschalters als
Gefahrenmelder, z. B. beim Erreichen einer unzulässigen Schieflage einer mobilen Maschine,
ist es aus Sicherheitsgründen angezeigt, das Rücksetzen der Gefahrenmeldung erst nach
einer willentlichen Prüfung vorzunehmen. Um Irrtümer bei der Prüfung oder Mißbrauch
auszuschließen, muß aber gleichzeitig gewährleistet sein, daß der Speicher 22 tatsächlich
erst dann zurückgesetzt werden kann, nachdem die Gefahr beseitigt wurde. Erst dann darf
das Anzeigelement erlöschen. Dies wird erreicht, indem in den Rücksetzpfad des Speichers
22 ein Schalter 23 eingefügt wird, dieser aber erst aktiv werden kann, wenn der
Neigungsschalter wieder in der Ausgangslage, d. h. im Ausgangszustand ist. Dem Schalter
wird hierzu das invertierte Ausgangssignal des Schaltverstärkers 15 zugeführt. Leitung 17
bleibt solange spannungslos, und damit der Schalter 23 inaktiv, bis der Schaltverstärker
tatsächlich zurückgeschaltet hat.
Eine andere Methode ist, das Rücksetzsignal für den Speicher 22 gegenüber dem Setzsignal
nachrangig zu machen. Eine Lösung hierzu wird im Ausführungsbeispiel Fig. 3 gezeigt.
Bei der Anwendung der gesamten Anordnung Fig. 1 in der Praxis muß der Neigungsschalter
bezüglich seiner Winkellage und die Auswerteschaltung bezüglich ihrer
Selektionseigenschaften dem Individualfall angepasst werden können. Letzteres geschieht
mit dem Stellglied 19 unter Beobachtung der Anzeige 26. Die Einstellung der Winkellage,
ebenfalls mit der Anzeige 26 ist unbefriedigend, weil der Schaltzustand des
Neigungsschalters stets nur nach der Selektion, d. h. verzögert angezeigt wird.
Erfindungsgemäß ist deshalb ein zweites Anzeigeelement 11 vorgesehen, das vor dem
Integrator 13 vorzugsweise am Ausgang des Schaltstromverstärkers angeschlossen wird, und
das den Schaltzustand spontan, bzw. unverzögert anzeigt.
Bei Anwendungen, bei denen z. B. keine schnellen Bewegungen, Erschütterungen, Stöße,
Schwingungen o. ä. auf den Neigungsschalter einwirken, kann auf das Zeitverzögerungsglied
18 verzichtet werden. Zur Beseitigung "falscher" Schaltimpulse genügt dann der Integrator 13
allein. In diesem Fall wird der Setzeingang S des Speichers 22 mit dem Ausgang des
Schaltverstärkers 15 direkt verbunden, dargestellt durch die gestrichelte Linie 16.
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind im Wesentlichen und für den Fachmann
verständlich auf das Blockschema Fig. 1 rückführbar. Die weitere Beschreibung der
Ausführungsbeispiele beschränkt sich deshalb auf das Wesentliche, Neue oder Vorteilhafte.
Das Schaltbild Fig. 2 ist das genaue, realisierte Äquivalent zum Blockschaltbild Fig. 1
Zwischen den Plus- und Masseschienen 3 u. 2 sind angschlossen, bzw. angeordnet:
- 1. 1.) Der Rechteckgenerator, bestehend aus zwei Invertern 40 und 41, dem Kondensator 42
und den Widerständen 43 und 44, in einer bekannten Standardschaltung (s. auch Stand
der Technik, G 91 06 526.7, Fig. 4).
Der Rechteckgenerator liefert eine Rechteckspannung an, - 2. 2.) das Differenzierglied, bestehend aus der Reihenschaltung von Kondensator 5 mit dem Widerstand 6, und dem Widerstand 47. Sind die, Kontakte 7 und 8 des Neigungsschalters 1 durch die Schaltflüssigkeit überbrückt (entspricht der Arbeitslage), liefert das Differenzierglied Wechselstrom-Schaltimpulse an den Eingang des Schaltstromverstärkers 48.
- 3. 3.) Der Schaltstromverstärker 48. Er besteht ebenfalls aus einem Inverter.
Zweckmäßigerweise sind sämtliche Inverter in Fig. 2 realisiert, mit einem handelsüblichen IC, vorzugsweise einem 6-fach-Inverter in CMOS-Technik. Da dessen Eingänge im Megaohmbereich liegen, und wegen der Inverterfunktion, ist der Eingangswiderstand des Inverters 48 als realer Widerstand 47 ausgeführt, und nach Plus geschaltet.
In dieser Anordnung liefert der Schaltstromverstärker positive Spannungsimpulse an. - 4. 4.) die Gleichrichter-Integrator-Kombination, bestehend aus der Reihenschaltung des
Widerstandes 49 mit der Diode 50 und dem Kondensator 52 nach Masse. Zum Widerstand 49
und der Diode 50 liegt der Widerstand 51 paralell. Der Widerstand 49 bestimmt im
Wesentlichen die Lade-, der Widerstand 51 die Entladezeitkonstante des Integrators, wobei
vorausgesetzt und vorteilhaft ist, daß Widerstand 51 < gegen Widerstand 49 ist.
Bei geeigneter Wahl dieser Widerstände wird der integrierende Kondensator 52 von regulären, periodisch eintreffenden Impulsen nach t = ∞ auf seinen Maximalwert, z. B. auf 60% der Speisespannung aufgeladen. Treffen keine, oder nur einzelne Fehlimpulse ein, erreicht der integrierende Kondensator dieses Spannungsniveau nicht. - 5. 5.) Der Schaltverstärker 59. Er besteht aus zwei Invertern 55 und 56 und zwei Widerständen,
54 und 57, besitzt eine definierte Schaltschwelle, die z. B. bei 50% der Speisespannung liegt.
Die dargestellte Schaltung der Elemente 54 bis 57 ergeben eine Schmitt-Trigger-
Standardschaltung, die dem Fachmann bekannt ist, und auf deren weitere Beschreibung
verzichtet wird.
Der Schaltverstärker, bzw. hier Schmitt-Trigger 59 gibt ein H-Signal an das nachfolgende Zeitverzögerungsglied 60, wenn der integrierende Kondensator 52 dessen Schaltschwelle (50% von Ub) erreicht hat. - 6. 6.) Das Verzögerungsglied 60. Es besteht hier aus zwei Monoflops, die in ebenfalls bekannter Schaltung als Verzögerungsstrecke in Reihe geschaltet sind. Die Schaltzeit des ersten Monoflops ergibt die Verzögerungszeit t. Diese wird in ebenfalls bekannter Weise bestimmt durch den Kondensator 61, und den Widerstand 62. Letzterer ist als Potentiometer ausgeführt, und dient als Geber zur Vorgabe der Zeit t. Der Rücksetzeingang R, gemeinsam für beide Monoflops, ist verbunden mit dem invertierenden Ausgang 58 des Schaltverstärkers 59. Sobald dieser zurückschaltet, wird der Ausgang 58 high, und setzt die Monoflopkette unverzögert auf Ausgangssignal low. Wird vor der Zeit t nicht rückgesetzt, erscheint am Ausgang Q des zweiten Monoflops das geprüfte Schaltsignal als positiver Impuls.
- 7. 7.) Der Speicher 63. Er besteht aus zwei NOR-Gattern 64 und 65, und den Widerständen 67
und 68, die in ebenfalls bekannter Weise zum RS-Flipflop verschaltet sind. Der Speicher wird
über seinen Setzeingang S vom Ausgang Q gesetzt, kann aber von diesem nicht
rückgesetzt werden. (high-Dominanz der NOR-Eingänge). Am Speicherausgang 66 erscheint
bleibend L-Signal.
Das Rücksetzen erfolgt über Eingang R. Dieser ist über den Schalter 23 verbunden mit dem invertierenden Ausgang 58 des Schaltverstärkers 59. Wird der Schalter 23 betätigt, dann bleibt dies solange ohne Wirkung, wie der Ausgang 58 low ist, d. h. der Neigungsschalter 1 . nicht wieder geöffnet hat. Erst nach dessen Öffnen kann rückgesetzt werden. - 8. 8.) Der Endverstärker. Er besteht aus dem pnp-Transistor 71 und dem Widerstand 70, der zwischen der Basis des Transistors und dem Ausgang 66 des Speichers 63 geschaltet ist. Der Transistor wird leitend, sobald der Speicher 63 gesetzt ist, d. h., am Ausgang 66 low-Signal erscheint. Verstärker-Ausgang ist der Kollektor.
- 9. 9.) Die Anzeigeelemente. Sie sind einmal als Glühlampe 26 und einmal als Leuchtdiode 46
mit Vorwiderstand 45 ausgeführt. Erstere liegt zwischen dem Kollektor des Transistors 71 und
Masse, Letztere liegen als Reihenschaltung zwischen dem Ausgang des
Schaltstromverstärkers 48 und Masse.
Die Gesamtfunktion der Schaltung Fig. 2 und die Darstellung der unselektierten, und der selektierten Schaltsignale mit den beiden Anzeigeelementen ist bereits ausreichend erläutert in der Beschreibung zu Fig. 1.
Die Schaltung Fig. 3 ist geeignet für Anwendungen, bei denen der Neigungsschalter keine,
oder nur wenige fehlerhafte Schaltimpulse produziert, d. h., also kaum Stößen, Schwingungen
oder Ä. ausgesetzt ist. Das Zeitverzögerungsglied zur sekundären Selektion der Schaltimpulse
kann deshalb entfallen.
Vorteil der Schaltung ist, daß sie mit sehr geringem Bauelementeaufwand auskommt, d. h.
kostengünstig ist. An aktiven Bauelementen, bzw. Halbleitern werden nur ein IC, zwei Dioden
und zwei Transistoren benötigt. Da das Zeitverzögerungsglied fehlt, kann auch auf das
Anzeigeelement hinter dem Schaltstromverstärker 81 verzichtet werden.
Bis zu Neigungsschalter 1 ist die Schaltung mit Fig. 2 identisch. Der Schaltverstärker 86 ist mit
nur einem Inverter realisiert. Wegen der dadurch bedingten Inversion des Schaltsignals ist zur
Korrektur der vorangehende Teil, nämlich der Schaltstromverstärker 81 mit Widerstand 80,
und die Gleichrichter-Integrator-Kombination 82-84 negativ aufgebaut. Die Funktion dieses
Teils ist jedoch sinngemäß wie bei der Schaltung Fig. 2.
Als Speicher und gleichzeitig Endverstärker dienen zwei Transistoren in Selbsthalteschaltung,
Elemente 87 bis 94. Diese Schaltung ist dem Fachmann ebenfalls bekannt, auf eine
detaillierte Beschreibung wird daher verzichtet.
Der Speicher wird über den Widerstand 87, der zwischen die Basis von Transistor 89 und den
Ausgang des Schaltverstärkers geschaltet ist, gesetzt, und über die Rückführung Widerstand
93 und Diode 94, im gesetzten Zustand gehalten. Die Diode 94 erfüllt die Funktion einer
ODER-Verknüpfung an der Basis des Transistors 89 für das Schalt- und für das rückgeführte
Signal. Vorzugsweise wird noch Widerstand 93< Widerstand 87 gemacht, der Speicher kann
dann vom Schaltverstärker 86 nicht rückgesetzt werden. Das Rücksetzen erfolgt durch
Schließen des Schalters 23. Punkt R wird auf Masse gesetzt, d. h. das Rückführungssignal
kurzgeschlossen. Dies führt jedoch tatsächlich nur dann zum Rücksetzvorgang, wenn
gleichzeitig das Setzsignal verschwunden ist. Wegen Diode 94 ist dieses bevorrechtigt, bzw.
im H-Zustand dominant.
Das Anzeigeelement 26 und seine Funktion ist mit Schaltung Fig. 2 wiederum indentisch.
Die Schaltung Fig. 4 ist geeignet für Anwendungen, bei denen das Rücksetzen des Speichers
nicht willentlich, vorzugsweise manuell erfolgen soll, wie in den vorangegangenen
Beispielen, sondern automatisch, d. h. gesteuert vom Neigungsschalter bei dessen Rückkehr
in die Ruhelage. Vorteilhafterweise werden dabei die Rücksetz-Schaltimpulse dem gleichen
Prüfprinzip unterworfen, wie die Setzimpulse im Beispiel der Fig. 2.
Bis zum Schaltverstärker 59 ist die Schaltung mit Fig. 2 identisch, ebenfalls identisch mit Fig. 2
ist der Speicher 63, der Endverstärker 70 +-71 und die Anzeigeelemente 26, 45 + 46 und deren
Funktion. Neu sind der gesteuerte Rücksetzpfad und nunmehr zwei Zeitverzögerungsglieder
100 und 101, die mit Schieberegistern realisiert sind, sowie die Erzeugung von zwei
Verzögerungszeiten mit 2 Taktgebern 104 bis 108 und 110 bis 114.
Das Schieberegister 100 liegt mit seinem Data-Eingang D am Ausgang 103, mit seinem
Rücksetzeingang R am invertierenden Ausgang 102 des Schaltverstärkers 59. Sein Ausgang
Q ist mit dem Setzeingang S des Speichers 63 verbunden.
Das Schieberegister 101 ist mit seinem Data- und mit seinem Rücksetzeingang komplementär
zum Schieberegister 100 an den Ausgängen des Schaltverstärkers 59 angeschlossen. Sein
Ausgang Q ist mit dem Rücksetzeingang R des Speichers 63 verbunden.
Die Clock-Eingänge C der beiden Schieberegister werden über die Leitung 109 und 115 von
den beiden Takt-Generatoren 104 bis 108, bzw. 110 bis 114 als Geber angesteuert. Diese
Taktgeneratoren sind zweckmäßigerweise gleich aufgebaut wie der Rechteckgenerator 40
bis 44, in der Frequenz jedoch nicht fest, sondern mit den Potentiometern 107 und 113
einstellbar.
Die mit den Schieberegistern 100 und 101 erzeugten Verzögerungszeiten ergeben sich
unmittelbar aus der Periodenzeit der Takte, dividiert durch die Stellenzahl des jeweils
benutzten Q-Ausgangs des Schieberegisters. Damit besteht bei dieser Schaltung die
Möglichkeit, die Verzögerungszeiten digital darzustellen, bzw. anzuzeigen.
Ist die Verzögerungszeit, bzw. Prüfzeit für das Setz- und das Rücksetzsignal stets gleich, genügt
ein Taktgenerator. Die Clock-Eingänge C der Schieberegister 100 und 101 werden dann
zusammen an den Ausgang eines Taktgenerators angeschlossen.
Die Prüfung bzw. Selektion der Schaltsignale erfolgt sinngemäß gleich wie bei der Monoflop-
Kette 60 in Fig. 2. Ein in den Data-Eingang D des Schieberegisters 100 eingespeistes
Schaltsignal durchläuft dieses im Rhythmus des eingegeben Takts. Schaltet der
Schaltverstärker 59 wieder zurück, bevor das in der Kette befindliche Signal den Ausgang Q
erreicht, erhält dessen Rücksetzeingang R des Schieberegisters 100 vom Ausgang 102 H-
Signal. Das im Schieberegister befindliche Signal wird dann gelöscht, analog zur Fig. 2 hat es
somit die Prüfung nicht bestanden.
In derselben Weise geschieht die Prüfung des Rücksetzsignals mit dem Schieberegister 101.
Geht der Neigungsschalter 1 in seine Ruhelage zurück, setzen die Stromimpulse aus, und der
integrierende Kondensator 52 wird über den Widerstand 51 entladen. Ist dessen Spannung
unter die Schaltschwelle des Schaltverstärkers 59 gefallen, schaltet dieser zurück, d. h.,
Ausgang 102 wird high, Ausgang 103 low. Das jetzt am Dataeingang D des Schieberegisters
101 entstehende H-Rücksetzsignal durchläuft dieses im Rhythmus des Takts, der über die
Leitung 115 eingegeben wird. Behält der Neigungsschalter 1 bzw. der Schaltverstärker 59
den Aus-Zustand solange bei, bis das H. Signal den Ausgang Q des Schieberegisters erreicht
hat, wird der Speicher 63 über dessen Eingang R zurückgesetzt,' die Anzeige 26 erlischt.
Dauert der Auszustand des Neigungsschalters 1, z. B. aufgrund eines Stoßes oder einer
Schwingung nur kurzzeitig, d. h. kürzer als die Laufzeit des H-Rücksetzsignals im
Schieberegister 101, dann wird dieses über den Ausgang 103 weiterlaufende H-Setzsignal
gelöscht, bevor es den Ausgang Q erreicht. Analog zu oben hat es dann die Prüfung nicht
bestanden, das Rücksetzen des Speichers 63 unterbleibt, die Anzeige 26 erlischt nicht.
Insgesamt erreicht man damit sowohl für die Einschalt-, als auch für die Ausschalt-Funktion
der Schaltung nach Fig. 4 eine optimale qualitative Verbesserung gegenüber Fehlverhalten.
bzw. Störungen des Neigungsschalters 1.
Claims (24)
1. Steuer- und Auswerteschaltung für Neigungsschalter mit einem
Wechselsspannungsgenerator, vorzugsweise einem Rechteckgenerator, und einem dem
Neigungsschalter nachgeschalteten Schaltstromverstärker, wobei der Neigungsschalter
vorzugsweise von einem periodischen Wechselstrom durchflossen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der den Neigungsschalter durchfließende Wechselstrom impulsförmig ist.
2. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Ausgang (den Ausgängen) des Wechselspannungsgenerator mindestens ein
Differenzierglied (5 + 6) nachgeschaltet ist.
3. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Differenzierglied aus der Reihenschaltung eines Kondensators (5) und eines diskreten
ohmschen Widerstandes (6) besteht.
4. Steuer- und Auswerteschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
daß dem Schaltstromverstärker (9) ein Integrator (12 + 13) nachgeschaltet ist.
5. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Integrator ein weiterer Schaltstromverstärker mit einer definierten
Schwellenspannung, z. B. ein Schmitt-Trigger (59), nachgeschaltet ist.
6. Steuer- und Auswerteschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
daß zur Auswertung oder Selektion der Schaltsignale diese einer Prüfung auf Signaldauer
unterworfen werden.
7. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteschaltung zur Selektion, bzw. Prüfung der Schaltsignale wenigstens ein
Zeitverzögerungsglied (18) aufweist, und daß die Verzögerungszeit, des Zeitverzögerungsgliedes
mit einem Stellglied (19) veränderbar ist.
8. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zeitverzögerungsglied (18), aus einem oder mehreren rücksetzbaren Monoflops (60)
(60) besteht, und das deren Rücksetzeingang (R) mit dem Q-Ausgang (58) des
Schaltverstärkers (59) verbunden ist.
9. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellglied (19) ein Potentiometer (62) ist.
10. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zeitverzögerungsglied (18) ein Schieberegister (100) ist, dessen Dataeingang (D) mit
dem Q-Ausgang (103) und dessen Rücksetzeingang (R) mit dem Q-Ausgang (102) des
Schaltverstärkers (59) verbunden ist.
11. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schieberegister (100) von einem Taktgeber (104-108) gesteuert wird, dessen Taktzeit
mit einem Potentiometer (107) veränderbar ist.
12. Steuer- und Auswerteschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Auswerteschaltung zur Speicherung des Schaltsignals einen Speicher (22) mit
einem Rücksetzeingang (R) aufweist.
13. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Speicher aus einem RS-Flipflop (63) besteht, das vorzugsweise aus zwei NOR-(64, 65)
oder NAND-Gattern aufgebaut ist.
14. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher mit Transistoren in einer Selbsthalteschaltung(88-94)
aufgebaut ist.
15. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Speicher mit einem GTO-Thyristor realisiert ist.
16. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Rücksetzeingang (R), bzw. Gate ein Rücksetzsignal nur dann zur Verfügung steht oder
wirksam wird, wenn der Neigungsschalter in seine Ausgangs- bzw. Ruhelage zurückgekehrt ist.
17. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rücksetzsignal am invertierenden Ausgang Q(17, 58, 102) des Schaltverstärkers (15, 59)
abgenommen wird.
18. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Setzsignal für den Speicher gegenüber dem Rücksetzsignal dominant oder
bevorrechtigt ist.
19. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Eingang des Speichers (88-94) eine ODER-Verknüpfung (87, 94) vorgesetzt ist.
20. Steuer- und Auswerteschaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rücksetzsignal dem Speicher über einen, von der übrigen Schaltung unabhängigen
Kontakt (23) zugeführt wird.
21. Steuer- und Auswerteschaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rücksetzsignal dem Speicher zeitverzögert über ein zweites Verzögerungsglied(101)
zugeführt wird.
22. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Zeitverzögerungsglied (101) und dessen Stellglied (110 bis 114) prinzipiell gleich
aufgebaut ist, wie das erste (100), daß dessen Setz- bzw. Dataeingang (D) und dessen Rück
setzeingang (R) komplementär zu den Eingängen des ersten Zeitverzögerungsgliedes (100) an
den Q- und Q Ausgängen (103 und 102) des Schaltverstärkers (59) angeschlossen sind, und
daß dessen Ausgang (Q) mit dem Rücksetzeingang (R) des Speichers (63) verbunden ist.
23. Steuer- und Auswerteschaltung nach Anspruch 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verzögerungszeit des zweiten Verzögerungsgliedes (101) unabhängig von der des
ersten (100) einstellbar ist.
24. Steuer- und Auswerteschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schaltzustand des Neigungsschalters wenigstens zweimal durch Anzeigeelemente
(11, 26) angezeigt wird, wobei das erste Anzeigeelement (11) an einem, vor dem Integrator (12)
liegenden Schaltungspunkt, und das letzte an einen nach dem Speicher (26) liegenden
Schaltungspunkt des Signalpfades angeschlossen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995112803 DE19512803C2 (de) | 1995-04-05 | 1995-04-05 | Steuer- und Auswerteschaltung für Neigungsschalter |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1995112803 DE19512803C2 (de) | 1995-04-05 | 1995-04-05 | Steuer- und Auswerteschaltung für Neigungsschalter |
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DE19512803A1 DE19512803A1 (de) | 1996-10-10 |
DE19512803C2 true DE19512803C2 (de) | 1999-07-01 |
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ID=7758880
Family Applications (1)
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DE1995112803 Expired - Fee Related DE19512803C2 (de) | 1995-04-05 | 1995-04-05 | Steuer- und Auswerteschaltung für Neigungsschalter |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19512803C2 (de) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3643960A1 (de) * | 1986-12-22 | 1988-06-30 | Stoll Maschf Gmbh Wilhelm | Front- oder hecklader mit werkzeug-parallelfuehrung |
DE9106526U1 (de) * | 1991-05-28 | 1991-09-19 | Jola Spezialschalter K. Mattil & Co., 67466 Lambrecht | Lageschalter |
DE4117355A1 (de) * | 1991-05-28 | 1992-12-03 | Jola Spezialschalter K Mattil | Lageschalter |
DE4218560A1 (de) * | 1992-06-05 | 1993-12-09 | Gustav Hahn | Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter |
DE9314686U1 (de) * | 1993-09-29 | 1994-01-05 | Jola Spezialschalter K. Mattil & Co., 67466 Lambrecht | Elektronische Schaltungsanordnung für Lageschalter |
DE4240870A1 (de) * | 1992-06-05 | 1994-06-09 | Gustav Hahn | Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter |
-
1995
- 1995-04-05 DE DE1995112803 patent/DE19512803C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3643960A1 (de) * | 1986-12-22 | 1988-06-30 | Stoll Maschf Gmbh Wilhelm | Front- oder hecklader mit werkzeug-parallelfuehrung |
DE9106526U1 (de) * | 1991-05-28 | 1991-09-19 | Jola Spezialschalter K. Mattil & Co., 67466 Lambrecht | Lageschalter |
DE4117355A1 (de) * | 1991-05-28 | 1992-12-03 | Jola Spezialschalter K Mattil | Lageschalter |
DE4218560A1 (de) * | 1992-06-05 | 1993-12-09 | Gustav Hahn | Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter |
DE4240870A1 (de) * | 1992-06-05 | 1994-06-09 | Gustav Hahn | Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter |
DE9314686U1 (de) * | 1993-09-29 | 1994-01-05 | Jola Spezialschalter K. Mattil & Co., 67466 Lambrecht | Elektronische Schaltungsanordnung für Lageschalter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Firmenschrift: Elektrolytfühler Hg-Neigungsschalter der Fa. Willy Günther K.G., Nürnberg, Ausg. Sept. 1970, Druckschrift, EI 1/8/0/5 D, S.2-7 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19512803A1 (de) | 1996-10-10 |
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