[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrfunktionszeitrelais mit von außen änderbarer
Funktion.
[0002] Bei einem bekannten Mehrfunktionszeitrelais der obengenannten Art sind eine Reihe
von Klemmen am Gehäuse des Relais vorgesehen, die durch unterschiedliche Brükkung
bzw. durch Verlegung der Ansteuerung an andere Klemmen eine Umschaltung des Relais
auf vier verschiedene Funktionen einschaltverzögernd, ausschaltverzögernd, einschaltwischend
und taktend ermöglichen. Das heißt hier muß vor Inbetriebnahme umgeklemmt werden.
(Multifunktionsrelais TRZEU der Firma Metzenauer & Jung, Prospektblatt W 2934/79).
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrfunktionszeitrelais der obengenannten
Art dahingehend zu verbessern,
'daß eine Änderung der Zeitfunktion von beliebiger Stelle und zu beliebigen Zeitpunkten,
d.h. auch während des Laufes des Multifunktionsrelais auf einfache Weise möglich ist.
Dies wird bei einem Mehrfunktionsrelais der obengenannten Art auf einfache Weise dadurch
erreicht, daß einem start-, stop- und rücksetzbaren elektronischen Laufzeitwerk ein
Verknüpfungsnetzwerk mit zwei Eingängen vorgeschaltet ist, die zur Erzielung unterschiedlicher
Arbeitsweisen des Laufzeitwerkes einzeln, getrennt und/oder gemeinsam zu beliebigen
Zeitpunkten an Spannung legbar sind. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn das Laufzeitwerk
ein Laufzeitoszillator mit einem Anlaufeingang, einem das Signal nach Zeitablauf ändernden
Ausgang, einem Stop- und Rücksetzeingang sowie einem Invertierungseingang für das
Signal am Ausgang ist.
[0004] Derartige Laufzeitoszillatoren sind beispielsweise unter der Bezeichnung MC 14541B
von der Firma Motorola im Handel. Die Funktionsweise ist aus der Motorola-Beschreibung
für den Laufzeitoszillator MC 14541B Seite 9-538 bis Seite 9-543 bekannt. Eine besonders
einfache Art des Verknüpfungswerkes ergibt sich, wenn das Verknüpfungsnetzwerk aus
UND-, ODER- und Umkehrstufen und einem Flip-Flop besteht. Ein einfacher-Aufbau des
Mehrfunktionszeitrelais in Bezug auf die Schaltung ergibt sich, wenn die Spannung
des einen Eingang an eine erste Umkehrstufe, die einen Eingänge zweier UND-Stufen
und den einen Eingang einer ODER-Stufe; die Spannung des anderen Einganges an eine
zweite Umkehr-Stufe, den zweiten Eingängen der ersten UND-Stufe und der ODER-Stufe
sowie dem einen dynamischen Eingang eines Flip-Flop zugeführt ist, daß der Ausgang
der zweiten Umkehr- stufe am zweiten Eingang der zweiten UND-Stufe liegt, deren Ausgang
mit dem Rückstelleingang des Flip-Flop verbunden ist und der Ausgang der ersten Umkehrstufe
mit dem ersten Eingang der dritten UND-Stufe verbunden ist, deren zweiter Eingang
mit dem zweiten Ausgang des Flip-Flop in Verbindung steht und daß der Ausgang der
ersten UND-Stufe mit dem Setzeingang sowie mit dem zweiten dynamischen Eingang des
Flip-Flop und dem ersten Eingang einer zweiten ODER-Stufe, deren Ausgang den Steuerausgang
des Zeitrelais bildet und dessen zweiter Eingang am Ausgang des Laufzeitoszillators
liegt,-verbunden ist, wobei der Ausgang der dritten UND-Stufe am Invertierungseingang
des Laufzeitoszillators, der Ausgang der ersten ODER-Stufe am Anlaufeingang und der
erste Ausgang des Flip-Flop am Stop- und Rücksetzeingang des Laufzeitoszillators liegen.
[0005] Anhand der Zeichnung wird der prinzipielle Schaltungsaufbau des erfindungsgemäßen
Zeitrelais und deren Funktion und Anwendungsmöglichkeiten näher beschrieben.
[0006] Es zeigen:
Fig. 1 bis 7 unterschiedliche Pegelpläne entsprechend der zu erwartenden Funktion
des Zeitrelais,
Fig. 8 bis 10 spezifische Anwendungen des erfindungsgemäßen Zeitrelais ohne Hilfskontakt,
Fig. 11 bis 13 spezifische Anwendungen des erfindungsgemäßen Zeitrelais mit Hilfskontakt
und
Fig. 14 eine übliche Anwendung mit Hilfskontakt mit einschaltwischender Funktion.
[0007] Das Kernstück des erfindungsgemäßen Zeitrelais ist das Laufzeitwerk, im Ausführungsbeispiel
der Laufzeitoszillator 1. Er besitzt einen Anlaufeingang, der mit U
B bezeichnet ist, der auch als Autoreset bezeichnet wird. Er ist mit der Versorgungsspannung
des Bausteines gekoppelt. Die Laufzeit wird hierdurch bei T=0 gestartet, sobald positives
Signal an den Anlaufeingang U
B angelegt ist. Der Ausgang Q des Oszillators wechselt bei Erreichen der Ablaufzeit
die Polarität. Der Stop- und Rücksetzeingang (MR) auch Masterreset genannt, stopt
die Laufzeit, wenn an diesem Eingang positives Signal anliegt. Weiterhin wird der
Zähler zurückgesetzt. Der mit Q
S bezeichnete Eingang ist ein Invertierungseingang. Der Ausgang Q hat während der Laufzeit
beispielsweise L-Signal; nach Erreichen der Ablaufzeit wechselt das L-Signal in H-Signal,
vorausgesetzt, daß am Invertierungseingang Q
S ein negatives Potential, d.h. L-Signal, anliegt. Die Ausgangspolarität wird jeweils
invertiert, wenn am Invertierungseingang Q
S H-Signal liegt. Das Netzwerk zur Ansteuerung des Laufzeitoszillators 1 besteht, wie
die Fig. 1 bis 7 zeigen, aus zwei Umkehrstufen I
1 und I
2, drei UND-Stufen U1 bis U
32 zwei ODER-Stufen 0
1 und 0
2 und einem Flip-Flop FF. Der Flip-Flop besitzt einen ersten dynamischen Eingang C
1, der auf eine nach H steigende Flanke reagiert, einen zweiten Eingang C
2, der auf eine nach L fallende Flanke reagiert, zwei gegensätzlich polarisierte Ausgänge
Q
1 und Q
2, einen Setzeingang S und einen Rückstelleingang R. Die Netzspannungsanschlüsse sind
mit A
1 und B
1 bezeichnet. Der gemeinsame Gegenpol für die beiden Spannungen ist mit A
2 bezeichnet. Die elektrische Verknüpfung der einzelnen UND-, ODER- und Umkehrstufen,
Flip-Flop mit dem Laufzeitoszillator untereinander ist aus den Fig. 1 bis 7 ohne nähere
Erläuterung zu ersehen. Zur Funktion bei entsprechender Ansteuerung sind in den Pegelplänen
1 bis 7 an den einzelnen Punkten die Signale angegeben mit H oder L. Die Fig. 1 zeigt
den Pegelplan für die Ansprechverzögerung. A
1 liegt hier während der Laufzeit an Spannung. Der Ausgang Q des Laufzeitoszillators
1 und der Steuerausgang St sind inaktiv. Beim Anlaufeingang U
B liegt jedoch H-Signal, so daß nach Erreichen der Ablaufzeit das Ausgangssignal wechselt,
das Zeitrelais schaltet ansprechverzögert, was aus Pegelplan 2, Fig. 2 zu ersehen
ist. Hier liegt weiterhin am A
1 Spannung und am.Ausgang Q und am Steuerausgang St H-Signal, so daß das eigentliche,
hier nicht näher dargestellte Schaltglied des Zeitrelais hierdurch aktiviert werden
kann.
[0008] Pegelplan 3 bis 6 stellt die Rückfallverzögerung dar. Im Pegelplan 3, Fig. 3 hat
B
1 Spannung. Der Ausgang Q
1 des Flip-Flop FF wird durch C
1 gesetzt und blockiert über den Stop- und Rücksetzeingang MR den Laufzeitiszillator.
Der Steuerausgang St sowie der Ausgang Q des Laufzeitoszillatör 1 haben L-Signal.
Wird nun A
1 zugeschaltet, siehe Fig. 4, bleibt der Zeitablauf, d.h. der Ausgang Q des Laufzeitoszillators
blockiert,,der Steuerausgang St wird über die UND-Verknüpfung U
1 und die ODER-Verknüpfung 0
2 aktiv, d.h. das Zeitrelais schaltet. Dieser Fall würde dem sogenannten Sofortschalten
während der Funktion Rückfallverzögerung entsprechen. Wird nun A
1 wieder spannungslos gemacht und B
1 bleibt an Spannung, so werden die Ausgänge Q
1 und Q
2 des Flip-Flops FF durch C
2 invertiert. Der Stop- und Rücksetzeinang MR gibt den Laufzeitoszillator 1 frei und
die Zeit läuft. Über die UND-Verknüpfung U
39 den Invertierungseingang Q
2, den Ausgang Q des Laufzeitoszillators und die ODER-Stufe 2 bleibt der Steuerausgang
aktiv, siehe hierzu Fig. 5. Wird die Rücklaufzeit erreicht, so geht der Ausgang Q
des Laufzeitoszillators 1 auf L-Signal, der Steuerausgang wird damit inaktiv, das
Zeitrelais schaltet ab. Dies ist aus dem Pegelplan, Fig. 5 zu ersehen.
[0009] Ein gleichzeitiges Invertieren der Eingänge A
1 und B
1 wäre ein ungewollter Steuervorgang, der jedoch zufällig auftreten kann. A
1 wechselt von Null auf Nennspannung und B
1 von Nennspannung auf Null. Dies entspricht dem Start der Anspruchverzögerung, wie
dies aus Fig. 1 zu ersehen ist.
[0010] Wechselt A
1 von Netzspannung auf Null und B
1 von Null auf Netzspannung, so werden die dynamischen Eingänge C
1 und C
2 des Flip-Flop FF gleichzeitig mit den passenden Flanken angesteuert. Dieser Fall
ist aus Fig. 7 zu ersehen. Je nach kurz unterbrechender oder kurz überlappender Gleichzeitigkeit
wird entweder der Fall Hilfsspannungszuschaltung nach Pegelplan 3 eintreten oder der
Fall Startrückfallverzögerung nach Pegelplan Fig. 5. Beim Invertieren muß daher darauf
geachtet werden, daß eine eindeutige Pause oder eindeutige Überlappung vorhanden ist.
[0011] Die vorgeschriebene Ansprechverzögerung bzw. Rückfallverzögerung ist mit einer Schaltung
des Relais, wie sie aus den Fig. 8 und 9 zu entnehmen ist, zu erreichen. Bei der Ansprechverzögerung,
Fig. 8, braucht lediglich der Steuerkontakt S eingeschaltet zu werden, d.h. der Hilfsschalter
SH kann entfallen, da lediglich A
1 an Spannung gelegt werden muß. Bei der Rückfallverzögerung, Fig. 9, ist auch B
1 dauernd an Spannung gelegt, d.h. der Hilfsschalter SH ist geschlossen und der Steuerkontakt
verbindet lediglich A
1 mit dem Netz.
[0012] Für das Sofortschalten bzw. Durchschalten zeigt die Fig. 10 eine mögliche Schaltung.
Sobald A
1 und B
1 an Spannung gelegt werden, gleichzeitig oder in zeitlich versetzter beliebiger Reihenfolge,
wird über die UND-Verknüpfung U
1 der Ausgang Q
1 des Flip-Flop FF gesetzt, was zum Blockieren des Laufzeitoszillators führt. Gleichzeitig
wird über U
1 und die ODER-Verknüpfung O
2 der Steuerausgang aktiv. Das Relais zieht an bzw. bleibt angezogen, siehe Pegelplan,
Fig. 4. Folgende Fälle können hier unterschieden werden: Werden A
1 und B
1 gleichzeitig an Spannung gelegt, Schalter SH Fig. 10 ist geschlossen, und der Steuerkontakt
S wird hernach betätigt, so schaltet das Relais sofort. Wird B
1 zu A
1 nach der Ablaufzeit eingeschaltet, d.h. SH wird nach S geschlossen, bleibt das Relais
erregt. Wird B
1 zu A
1 während der Laufzeit zugeschaltet, so erfolgt eine Ablaufzeitverkürzung. Hingegen
wird, wenn A
1 zu B
1, was mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 10 nicht möglich ist, nach der Rücklaufzeit
zugeschaltet, so schaltet das Relais ein. Wird A
1 zu B
1 während der Laufzeit zugeschaltet, so erfolgt der Rücklaufzeitabbruch.
[0013] Sind A
1 und B
1 ohne Spannung, fällt das Relais ab, der Laufzeitoszillator stopt. Auch hier sind
wieder folgende Möglichkeiten zu unterscheiden: B
1 ohne Spannung, A
1 wird spannungslos gemacht nach der Ablaufzeit, d.h. das Relais fällt ab. B
1 wiederum ohne Spannung und A
1 wird spannungslos gemacht während der Laufzeit, d.h. es erfolgt ein Ablaufzeitabbruch.
Ist hingegen A
1 spannungslos und B
1 wird nach der Rücklaufzeit spannungslos gemacht, so bleibt das Reläis abgefallen.
Ist A
1 spannungslos und B
1 wird während der Rücklaufzeit spannungslos gemacht, so erfolgt eine Rücklaufzeitverkürzung.
[0014] Man kann hier zusammenfassen, daß, unabhängig in welchem Zustand, während der Laufzeit
oder nach Beendigung der Laufzeit und unabhängig, ob das Relais ansprechverzögert
oder rückfallverzögert arbeitet; wenn A
1 und B
1 erregt sind, wird das Relais eingeschaltet und es erfolgt ein Laufzeitstop. Wird
A
1 und B
1 entregt, so wird das Relais ausgeschaltet und die Laufzeit wird zurückgestellt, d.h.
Laufzeitreset. Wie nachgewiesen, ist durch entsprechende Ansteuerung die Zeitfunktion
änderbar, ohne Rücksicht auf die gerade ablaufende Funktionsphase. Dadurch lassen
sich neben der Ansprechverzögerung, Rückfallverzögerung und dem Sofortschalten Zeitfunktionen
wie Aus- oder Einschaltwischen, Blinken und Ansprech- und Rückfallverzögerung darstellen.
[0015] Das Ausschaltwischen ist beispielsweise in Fig. 11 schaltungstechnisch dargestellt.
Der Hilfsschalter SH ist geschlossen, der Steuerkontakt S liegt im Kreis B
1, d.h. A
1 und B
1 liegen an Spannung. Der Öffner des Relais ist offen, da der Schaltzustand nach Fig.
4 vorliegt. Wird B
1 entregt, so entspricht das dem Pegelplan Fig. 1, d.h. es erfolgt Ansprechverzögerung,
das Relais fällt ab und zieht nach der Ablaufzeit wieder an. Der Öffnerkontakt verhält
sich ausschaltwischend.
[0016] Fig. 12 zeigt die Ansprech- und Rückfallverzögerung. Wird der Schließer des Relais
dazu verwendet, den Steuereingang B
1 mit der Steuerspannung zu verbinden - auch dies kann über einen Hilfsschalter SH
erfolgen -, so ergibt sich die Zeitfunktion Ansprech- und Rückfallverzögerung, wie
sie aus den Plänen Fig. 1, 4 und 5 zu ersehen ist. Der Schließer ist jedoch nicht
potentialfrei.
[0017] Unter Einbeziehung eines Hilfsrelais ist die Zeitfunktion Blinken darstellbar, Fig.
13. Die Arbeitsweise ist im Prinzip wie bei der Ansprech- und Rückfallverzögerung,
nur daß die Rücklaufzeit sofort der Ablaufzeit folgt. Der Hilfskontakt r des Hilfsrelais
R steuert automatisch den Blinkzyklus.
[0018] Die Fig. 14 zeigt lediglich, daß mit dem erfindungsgemäßen Relais auch die Funktion
einschaltwischend wie mit üblichen ansprechverzögerten Zeitrelais ohne Schwierigkeiten
durchführbar ist.
[0019] Obige Ausführungen zeigen, daß es mit dem erfindungsgemäßen Zeitrelais lediglich
durch Ansteuern von zwei Steuereingängen möglich ist, die wichtigsten oben beschriebenen
Zeitfunktionen in beliebiger Zeit und Reihenfolge, d.h. also auch während einer Laufzeit
und auch von fern zu verwirklichen, d.h. mit dem erfindungsgemäßen Zeitrelais ist
eine automatische Zeitfunktionsumschaltung,ohne unlogische Reaktion hervorzurufen,
möglich. Die Zeitfunktionsumschaltung erfolgt automatisch beim Installieren:
normal (ohne Hilfsspannung) = ansprechverzögert
mit Hilfsspannung = rückfallverzögert.
[0020] Zusätzliche Einstellmittel wie Schalter, Stecker oder Klemmen entfallen. Die Vielzahl
der erreichbaren Funktionen ist im Prinzip in der nachfolgenden Funktionstabelle zusammengestellt.
Der hierin bei der Spannung U angegebene Pfeil soll entweder ein Zuschalten oder ein
Abschalten der Spannung darstellen. Der mittlere
[0021] Teil der Tabelle unter Kommentar bringt zum Ausdruck, welche Funktionsphase vorliegt
und unter Pegelplan ist ein Hinweis auf die entsprechende Figur, soweit dargestellt,
angegeben.

1. Mehrfunktionszeitrelais mit von außen änderbarer Funktion, dadurch gekennzeichnet
, daß einem start-, stop- und rücksetzbaren elektronischen Laufzeitwerk (1) ein Verknüpfungsnetzwerk
mit zwei Eingängen (A1, B1) vorgeschaltet ist, die zur Erzielung unterschiedlicher Arbeitsweisen des Laufzeitwerkes
(1) einzeln, getrennt und/oder gemeinsam zu beliebigen Zeitpunkten an Spannung legbar
sind.
2. Mehrfunktionszeitrelais nach Anspruch 1, da- durch gekennzeichnet , daß das Laufzeitwerk
ein Laufzeitoszillator (1) mit einem Anlaufeingang (UB), einem das Signal nach Zeitablauf ändernden Ausgang (Q), einem Stop- und Rücksetzeingang
(MR) sowie einem Invertierungseingang (QS) für das Signal am Ausgang ist.
3. Mehrfunktionszeitrelais nach Anspruch 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet , daß
das Verknüpfungsnetzwerk aus UND-(U1-U3), ODER-(O1, O2) und Umkehrstufen (I1, I2) und einem Flip-Flop (FF) besteht.
4. Mehrfunktionszeitrelais nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß die
Spannung des einen Eingangs an eine erste Umkehrstufe (I1), die einen Eingänge zweier UND-Stufen (U1, U2) und den einen Eingang einer ODER-Stufe (01); die Spannung des anderen Einganges an eine zweite Umkehr-Stufe (I2), den zweiten Eingängen der ersten UND-Stufe (U1) und der ODER-Stufe (01) sowie dem einen Eingang eines Flip-Flop (FF) zugeführt ist, daß der Ausgang der
zweiten Umkehrstufe (12) am zweiten Eingang der zweiten UND-Stufe (U2) liegt, deren Ausgang mit dem Rückstelleingang (R) des Flip-Flop verbunden ist und
der Ausgang der ersten Umkehrstufe (I1) mit dem ersten Eingang der dritten UND-Stufe (U3) verbunden ist, deren zweiter Eingang mit dem zweiten Ausgang (Q2) des Flip-Flop (FF) in Verbindung steht und daß der Ausgang der ersten UND-Stufe
(U1) mit dem Setzeingang (S) sowie mit dem zweiten Eingang (Invertiereingang C2) des Flip-Flop (FF) und dem ersten Eingang einer zweiten ODER-Stufe (02), deren Ausgang den Steuerausgang (St) des Zeitrelais bildet und dessen zweiter Eingang
am Ausgang (Q) des Laufzeitoszillators liegt, verbunden ist, wobei der Ausgang der
dritten UND-Stufe (U3) am Invertierungseingang (QS) des Laufzeitoszillators, der Ausgang der ersten ODER-Stufe (01) am Anlaufeingang (UB) und der erste Ausgang (Q1) des Flip-Flop am Stop- und Rücksetzeingang (MR) des Laufzeitoszillators liegen.