DE2224784A1 - Digitales zeitrelais zur gewinnung eines betaetigungssignals vorbestimmter zeitdauer - Google Patents

Description

• Digitales Zeitrelais zur Gewinnung eines Betätigungssignals vorbestimmter Zeitdauer Die Erfindung betrifft ein digitales Zeitrelais zur Gewinnung eines Betätigungssignals vorbestimmter Zeitdauer mit großer Wiederholgenauigkeit, insbesondere eines Suhaltsignals für induktive Härteanlagen.
• Beiæpielsweise bei Fertigungsprozessen, wie Eärtevorgängen, an in Serie hergestellten Teilen, beispielsweise Kraftfahrzeugteilen, ist man daran interessiert, daß die Fertigungsbedingungen, also beispielsweise auch die Zeitdauer, während'der das Werkstück bestimmten Einflüssen unterliegt, bei allen Werkstücken identisch sind, so daß die Qualität der Betätigung innerhalb der Serie konstant ist.
• Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Zeitrelais zu schaffen, das ein Betätigungssignal vorbestimmter Zeitdauer mit großer Wiederhobgenauigkeit liefert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein digitales Zeitrelais mit dem Kennzeichen gelöst, daß ein Oszillator hoher Frequenzkonstanz, dem eine Einschaltvorrichtung zur Erzeugung eines Ireigabesignals zugeordnet ist, ausgangsseitig mit einer Kette von als Impulszahlteilern ausgebildeten Impulszählern verbunden ist, von denen die letzten in durch die geforderte Wiederholgenauigkeit bestimmtor Anzahl mit ihren Ausgängen auf Jeweils einen Kontakt Jeweils eines von mehreren, in ihrer Gesamtheit einen Einsteller für die Zeitdauer bildenden einstellbaren Wählschaltern arbeiten, deren Ausgffinge mit einem nur dann einen Sperrbefehl für den Oszillator abgebenden Gatter verbunden sind, wenn alle durch die Binatellung ausgewählten Kontakte der Wählsohaiter mit Impulsen belegt sind, das zugleich ein das von einem ersten Relais erzeugte Betätigungssignal beendendes zweites Signal an das erste Relais abgibt, das ferner mit einem ein zeitlich mit dem Freigabesignal zusammenfallendes erstes Signal für die auslösung des Betätigungssignals liefernden Schaltungetil verbunden ist.
• Einen wesentlichen Bestandteil des erfindungsgemäßen Zeitrelais bildet also ein beispielsweise durch einen Quarz gesteuerter Oszillator, der Impulse (worunter auch Sinushalbwellen zu verstehen sind) mit konstanter Frequenz abgibt. Durch voreingestellte Wählschalter erfolgt zeitgenau eine Abschaltung des Zeitrelais dann, wenn eine der eingestellten Zeitdauer entsprechende Anzahl von Impulsen in Zählt in richtungen ermittelt ist. Der Einsteller wird eine Anzahl von Wählschaltern enthalten, die der dekadischen Unterteilung der Zeitdauer entspricht; die Anzahl der Dekaden ist ihrerseits bestimmt durch die gewünschte Genauigkeit der Einhaltung der mehrfach e--hnten Zeitdauer, während der das Betätigungssignal vorliegt. Dieses Betätigungssignal kann durch ein während der gesamten Zeitdauer anstehendes elektrisches Potential gebildet sein; es ist jedoch auch möglich, sowohl den Beginn als auch das Ende der Zeitdauer durch zwei kurzzeitige Impulse anzudeuten, so daß das Betätigungssignal aus d'iesem Paar von Impulsen besteht. Am einfachsten ist es, das Betätigungssignal durch Schließen eines Stromkreises mittels eines Relais zu gewinnen, Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung finden handelsübliche integrierte Schaltungskreise Verwendung; diese gestatten die weitgehende Zusammenfassung mehrerer Schaltungsfunktionen. Beispielsweise kann das Gatter, das den Sperrbefehl für den Oszillator abgibt, zusammengefaßt sein mit dem das erste Signal für die Auslösung des Betätigungssignals liefernden Schaltungsteil.
• Mdn kann den Oszillator so steuern, daß er jeweils durch das Freigabesignal zu Schwingungen angestoßen und durch ein Sperrsignal wieder abgeschaltet wird.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält Jedoch der Oszillator ausgangsseitig eine Gatterschaltung, der das Freigabe signal zugeführt wird.
• Demgemäß schwingt der Oszillator immer, jedoch können die von ihm erzeug-ten Impulse die Gatterschaltung nur während des Anstehens des Freigabesignals passieren.
• Der zur Gewinnung des ersten Signals für die Auslösung des Betätigungssignals vorgesehene Schaltungsteil kann von einem Einschaltkontakt angesteuert werden, dem ein beim Ansprechen des ersten Relais schließender Haltekontakt parallel liegt. Diese Anordnung stellt eine Wiederholsperre dar, die sicherstellt, daß ein erneuter Einschaltvorgang erst nach Beendigung des Betätigungssignals, also nach vollem Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer, erfolgen kann.
• Man wird die Einschaltvorrichtung so ausbilden, daß sie zugleich zur Gewinnung eines Rückstellsignals für alle Impulszahlteiler dient, die zu diesem Zweck an einer Leitung parallel liegen können.
• Damit man insbesondere bei längeren vorbestimmten Zeitdauern dauernd einen Überblick über die jeweils abgelaufene Zeitspanne hat, wird man parallel zu den mit Kontakten der Wählschalter verbundenen Impulszählern weitere, mit Anzeigemitteln für die abgelaufene Zeit verbundene Impulszähler legen. Auch diese Impuls zähler werden zweckmäßigerweise beim Einschalten der Anordnung auf null zurückgestellt. Unter einer derartigen Rückstellung kann auch ein Weiterzählen verstanden sein, so daß danach alle Zahler wieder ihre Ausgangslage haben.
• Arbeiten die Impulszähler nach einem Code, so sind ihnen Decodierer nachgeschaltet, die eine Anpassung an das Dezimalsystem vornehmen. Als besonders zweckmäßig hat sich eine Codierung nach dem binarcodierten Code, also dem 8421-Code, erwiesen.
• Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, wie anhand der Figur noch offenbar wird, darin zu sehen, daß an sich bekannte Schaltungsbausteine Verwendung finden können.
• Figur 1 zeigt ein Schaltungsbeispiel für das erfindungsgemåße digitale Zeitrelais, während die Figuren 3 bis 10 einzelne, an sich bekannte Schaltung bausteine wiedergeben.
• Zur Vereinfachung der Darstellung sind demgemäß in Figur 1 die einzelnen Schaltungskreise nicht mit allen ihren Elementen dargestellt; diesbezüglich wird vielmehr auf die Figuren 3 bis 10 verwiesen. In den letztgenannten Figuren sind die einzelnen Bausteine nur'mit Ziffern bezeichnet, während die Bausteine in dem Schaltplan nachFigur 1 zusätzlich zu der entsprechenden Ziffer mit Buchstaben versehen sind, damit die einzelnen Schaltungekreise, die als integrierte Kreise ausgebildet sind, desselben Typs voneinander unterschieden werden können und doch die Möglichkeit gegeben ist, durch Betrachtung der Figuren 3 bis 10 sofort ihren inneren Aufbau festzustellen.
• Die Einschaltvorrichtung enthalt die Taste 1 sowie die ihr parallel geschaltete Buchsenanordnung 2, die in Reihe mit dem Relais R4 liegen, das mit seinem Kontakt r4 das Flipflop 3A ansteuert. Mit V sind jeweils die Speisespannungsklemmen der einzelnen integrierten Schaltkreise bezeichnet. Das gilt auch für die Bezeichnung in den Figuren 3 bis 10, wo im übrigen die Ausgänge von Gattern mit Y und di e jenigen von Kippstufe mit Q bzw. Q bezeichnet sind.
• Mit dem Flipflop 3A verbunden ist das Monoflop 4A, über dieses das Gatter 5A und schließlich das weitere Gatter 6A. Beim Einschalten des Zeitrelais mittels der Taste 1 oder durch Überbrückung der Klemme 2 wird über diese Kette das Flipflop 3B so gesteuert, daß das Gatter 7A in dem mit dem Steuerqua:rz8ausgerüsteten Oszillator für die in diesem erzeugten Impulse durchlässig wird. Über die Leitung 9 gelangen also dauernd Impulse an einen Eingang des Gatters 7A, so daß der Oszillator dauernd in Betrieb ist.
• Weiterhin enthält die Schaitung eine Reihe von als Impulszahlteiler ausgebildeten Impulszählern. In diesem Ausführungsbeispiel sind es zunächst sieben derartige Zähler, die mit 70A bis lOG bezeichnet sind. I)as rührt daher, daß ein Quarz mit einer Frequenz von diesem Ausführungsbeispiel 1MHz verwendet und die vorbestimmte Zeitdauer in drei Dekaden lznterteilt ist.
• Aus diesem Grunde erfolgt eine Herurlterteilung der Frequenz der in dem Oszillator erzeugten Impulse um sieben Zehnerpotenzen, wobei lediglich die letzten drei Zehnerpotenzen - und demgemäß die letzten drei Impulszähler 10E, lOF und lOG - für die erfindungsgemäß vorgenommene Zeitmessung über die Impulszahl direkt ausgenutzt werden. Zu diesem Zweck sind nämlich an diese letzten drei Impulszähler über Decodierstufen 11A, 11B und 11C drei Wählschalter 12, 13 und 14 angeschlossen, die jeweils nach Art eines aus der Fernmeldetechnik bekannten Wählers mit Kontakten längs einer Bahn für einen Kontaktarm, der schwenkbar angeordnet ist, ausgebildet sind. Beispielsweise für den Wählschalter 12 ist der Kontäktarm mit 15 und sind die Kontakte mit 16 bezeichnet. Angeschlossen an Jeden gontaktarm ist ein Darlington-Verstärker 17, 18 bzw. 19.
• Die drei einstellbaren Wählschalter bilden in ihrer Gesamtheit einen Einsteller für die Zeitdauer des Anstehens des Betätigungssignals, wobei die drei Wählschalter unterschiedliche Dekaden, beispielsweise der Wählschalter 14 die zehntel Sekunden, der Wählschalter 13 die vollen Sekunden und der Wählschalter 12 jeweils zehn Sekunden,beinhalten. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß es sich bei diesen Zeitangaben lediglich um Beispiele handelt. Die einzelnen Wählschalter arbeiten nun so, daß am Ausgang des Jeweiligen Verstärkers 17, 18 bzw. 19 nur dann ein Signal erscheint, wenn derjenige der Kontakte des betrachteten Wählschalters, auf den der Kontaktarm eingeetellt ist, von dem zugeordneten der Impulszähler 10E, 10F bzw. lOG einen entsprechenden Impuls erhält.
• Die genannten Impulszähler arbeiten in üblicher Weise so, daß beim Eintreffen von Impulsen zunächst der Impulszähler lOG durchzählt, dann, sobald er vollgezählt ist, einen Impuls an den Impulszähler der nächst höheren Dekade, also den Zähler lOF abgibt, der seinerseite nach seiner Auffüllung einen Impuls an den Zähler 10E weiterleitet.
• Nur dann, wenn alle Wählschalter 12, 13 und 14 über ihre Verstärker 17, 18 und 19 gleichzeitig ein Signal abgeben, also gleichzeitig die durch ihre Kontaktarme belegten Kontakte einen Impuls erhalten, wird das bereits erwähnte Gatter 5A durchgesteuert, so daß das Freigabesignal für das Gatter 7A in dem Oszillator aufgehoben und dieses demgemäß wieder gesperrt wird.
• -Diese Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltung als einschaltbarer Zeitmesser, der nach dem Prinzip der Impulszählung arbeitet, setzt aber voraus, daß alle Zähler beim Einschalten des Zeitrelais in ihrer Ausgangsstellung liegen. Zu diesem Zweck wird ein Rückstellsignal beim Drücken der Starttaste 1 (oder Überbrücken der Klemmen 2) über den Flipflop 3A, den Monoflop 4A, das bereits mehrfach erwähnte Gatter 5A und das Gatter 6A auf die Leitung 20 gegeben, an der alle Zähler parallel liegen. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zeitrelais erfolgt also die Rückstellung der Zähler bei Beginn des mit dem Relais zu erzeugenden Betätigungssignals.
• Man erkennt in Figur 1 weitere als Impulsunterteiler ausgebildete Zähler 10R,10I und 10K. Sie liegen parallel zu den Zählern 10E, 10F und 10G, also den letzten Zählern, die zur Ansteuerung der Wählschalter dienen, und in Reihe mit jeweils einer Zählröhre 21, 22 und 23 (über Decodierbausteine 11D, 11E und 11F). Diese Zählröhren dienen dazu, während des Ablaufs der an dem Einsteller 12, 13, 14 vorbestimmten Zeitdauer den Ablauf der Zeit anzuzeigen.
• Außer dem im Bereich der Einschaltvorrichtung liegenden Relais R4 weist die in Figur 1 dargestellte Ausfühningsfcrm der Erfindung drei Relais Rl, R2 und R3 auf. Dabei dient das Relais R3, das, wie auch die übrigen Relais, über einen Darlington-Verstärker angesteuert wird, praktisch nur als weiterer Kontakt des Relais R1. Es wird nämlich mit diesem zusammen betätigt, d sein Kontakt @@ liegt Parallel zur Einsenalttste d jn,w. den Klemmen 2, Während das Zeitrelais bc'itit, isti wie noch erläutert wird, das Relais R1 und damit auch das Relais R3 eingeschaltet, so daß dessen Kontakt r3 eine Wiede'rholsperre gegen erneutes Einschalten während des Ablaufs der in dem Zeiteinsteller 12, 13,. 14 gespeicherten Zeitdauer darstellt.
• Bei Betätigung beispielsweise der Taste 1, also dem Einschalten des Relais, erfolgt die Betätigung des Relais R1 über das bereits mehrfach erwähnte, praktisch eine zentrale Schalt stelle darstellende Gatter 5A, das weitere Gatter 24A, den Monoflop 4B und den Flipflop 3C. Dann schließt das Relais R1 seine beiden Kontakte ril und r12, die Ausgänge des digitalen Zeitrelais beispielsweise zum Ansteuern einer Härteinrichtung darstellen.
• Auch das Relais R2 bildet mit seinen Kontakten r21 und r22 Ausgangskontakte des Zeitrelais im Ansteuerkreis der angeschlossenen Anlage. Das Relais R2 zieht jedoch nur sehr kurzzeitig, beispielsweise für 0,5 Sekunden, an, wenn die in dem Zeiteinsteller 12, 12, 14 eingestellte Zeitdauer abgelaufen7und demgemäß das Betätigungssignal beendet wird..In diesem Ausführungsbeispiel wird das Ende des Betätigungssignals durch das kurzzeitige Ansprechen des Relais R2 realisiert.
• Wie bereits erwähnt, bildet den zentralen Baustein der Anordnung auch hinsichtlich des Abschaltens des Relais das Gatter 5A, das dann wirksam wird, wenn infolge Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer die Kontaktarme der drei Wählschalter 12, 13 und 14 gleichzeitig ein Signal an das Gatter 5A abgeben.Über die integrierten Kreise 24A, 4B und 3C erfolgt dann die Abschaltung des Relais R1. Gleichzeitig steuert das Gatter 5A über das Gatter 24B und den Monoflop 4C das Relais R2 für die kurze Zeitspanne an, so daß die Kontakte r21 und r22 am Ausgang des elektronischen Zeitrelais kurzzeitig geschlossen sind. Diese Kontakte geben beispielsweise an ein Abschaltrelais in einer Härteeinrichtung ein Signal. Das Sperren des Gatters 7A erfolgt vom zentralen Gatter 5A her über das Gatter 5B, das gleichzeitig über r4 gesteuert wird. Nur dann, wenn vom Gatter 5A das Abschaltsignal kommt und gleichzeitig das Relais R4 (noch) angesprochen hat, erfolgt so über das Gatter 5B und den Flipflop 3B die Sperrung des Gatters 7A im Oszillator.
• Monoflop 4D und Flipflop 3D stellen eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes Schalten des Flipflops 3C und des Gatters 53 durch Störimpulse nach Beendigung der vorbestimmten Zeitdauer dar. Sie werden ebenfalls von dem zentralen Gatter 5A sowie vom Kontakt r4 her angesteuert.

Claims (8)

ANSPRÜCHE

1. Digitales Zeitrelais zur Gewinnung eines Betät4-gungssignals vorbestimmter Zeitdauer mit großer Wiederholgenauigkeit, insbesondere eines Schaltsignals für induktive Härteanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszillator (8) hoher Frequenzkonstanz, dem eine Einschaltvorrichtung (3A, 4A, 5A, 6A, 33) zur Erzeugung eines Freigabesignals zugeordnet ist, ausgangsseitig mit einer Kette von als Impuiszahlteilern ausgebildeten Impulszählern (10t -10G) verbunden ist, von denen die letzten (10E - 10G) in durch die geforderte Wiederholgenauigkeit bestimmter Anzahl mit ihren Ausgängen auf jeweils einen Kontakt jeweils eines von mehreren, in ihrer Gesamtheit einen Einsteller für die Zeitdauer bildenden einstellbaren Wähischaltern (12, 13, 14) arbeiten, deren Ausgänge mit einem nur dann einen Sperrbefehl für den Oszillator (8) abgebenden Gatter (5A) verbunden sind, wenn alle durch die Einstellung ausgewählten Kontakte der Wählsohalter (12, 13, 14) mit Impulsen belegt sind, das (5A) zugleich ein das von einem ersten Relais (R1) erzeugte Betätigunssignal beendendes zweites Signal an das erste Relais Z(R1) abgibt, Gas ferner mit einem ein zeitlich ABit deZ Freigabesignal zusammenfallendes erstes Signal für die Auslösung des Betätigungssignals liefernden Schaltungsteil (5A) verbunden ist.

2. Zeitrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gatter und der Schaltungsteil durch einen integrierten Schaltungskreis (5A) gebildet sind.

3. Zeitrelais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (8) ausgangsseitig eine Gatterschaltung (7A) enthält, der das Freigabe signal zugeführt wird.

4. Zeitrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Quarzoszillators (8).

5. Zeitrelais nach einem der Ansprüche 1 bis-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsteil (5A) angesteuert wird von einem Einschaltkontakt (1), dem ein beim Ansprechen des ersten Relais (R1) schließender Haltekontakt(r3) parallel liegt.

6. Zeitrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltvorrichtung (3A, 4A, 6A, 323 zugleich zur Gewinnung eines Rückstellsignals für alle Impulszähler (1OA - 16G) dient.

7. Zeitrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den mit Kontakten der Wählschalter (12, 13, 14) verbundenen Impulszählern (1OE - 10G) weitere, mit Anzeigemitteln (21, 22, 23) für die abgelaufene Zeit verbundene ImpulszGhler (1OH - 10K) liegen.

8. Zeitrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuiszähler (10A-10K) nach einem Code arbeiten und ihnen Decodierer (11A - 11FY nachgeschaltet sind.

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