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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Kontakt- bzw. Schalterstellungen aus Starkstromkreisen an Schwachstromsteuereinrichtungen, unter Verwendung von Wechselkontakten.
Um Fehlinterpretationen von Kontaktstellungen in Steuereinrichtungen zu vermeiden, werden verschiedene Überwachungsmethoden für die Meldekreise, wie Antivalenzprüfung, "live zerro" Signal u. dgl. angewendet, um Störungen an den Kontakten bzw. im Leitungsweg erkennen zu können.
Diese Schaltungen bedingen jedoch mehradrige Leitungen von den Kontakten zur Steuereinrichtung und galvanisch von den Starkstromkreisen getrennte, für Schwachstrom geeignete Kontakte.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung vorzuschlagen, bei der keine mehradrigen Leitungen notwendig und innerhalb des Starkstromteiles keine von den Starkstromkreisen galvanisch getrennten Kontakte für die Schwachstromsteuerung benötigt werden.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Schaltungsanordnung oben beschriebener Art, bei der erfindungsgemäss die zur Stellungsabfrage dienenden, sich im Starkstromkreis befindenden und mit den zu überwachenden Kontakten bzw. Schaltern identen bzw. gekoppelten Wechselkontakte mit ihren je zwei einem Wechselkontakt zugeordneten, von der Netzspannung gespeisten Stromwegen an zwei Eingänge eines galvanisch trennenden Umformungsgliedes geführt sind, wobei beide Spannungen am Ausgang gegeneinander geschaltet sind und dieser eine Ausgang an die Schwachstromsteuereinrichtung weitergeführt ist.
Der Vorteil der erfindungsgemässen Einrichtung besteht darin, dass die starkstromseitigen Kontakte gleichzeitig auch für andere Aufgaben innerhalb des Starkstromteiles der Steuerung verwendet werden können, z. B. für starkstromseitig vorgesehene Schutzverriegelung u. dgl., was bis-
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sparend, als nur ein einziger Leiter (Ader) des Kabels pro Signalmeldung benötigt wird, unter
Gewährleistung einer hohen Überwachungssicherheit. Da die starkstromseitig angeordneten Kontakte zur Fehlerüberwachung herangezogen werden, können für Schwachstrom geeignete Kontakte, welche in den Herstellungskosten teuer sind, erspart werden. Ausserdem braucht man nicht die doppelte
Anzahl von Kontakten. Man erspart somit nicht unwesentlich an Material und Raumbedarf, sowie auch Zeit, da die Montagearbeit vereinfacht wird.
Diese Ersparnisse schlagen sich in einer besseren
Wirtschaftlichkeit der Anordnung nieder.
Gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann das galvanisch trennende Umformungsglied aus je zwei gleichartig aufgebauten, den beiden Stromwegen des Wechselkontaktes zugeordneten Transformator/Gleichrichteranordnungen bestehen, deren Ausgangsspannungen gegeneinander geschaltet sind, wobei diese Ausgänge an verschiedenohmige Widerständen geschaltet sind und an eine Kombination von Dioden, Widerständen und einem Transistor, wobei die Differenzspannung bzw. der daraus resultierende Signalstrom ein Mass für die Art der zu überwachenden Schalterstellungen ist. Bei dieser Anordnung wird keine Hilfsenergie benötigt, da die Ubertragungsenergie aus dem Starksstromkreis übernommen wird.
In Weiterbildung der Erfindung kann das Umformungsglied aus je zwei gleichartig aufgebauten den beiden Stromwegen des Wechselkontaktes zugeordneten Gleichrichtern und nachgeschalteten Tiefpassfiltern und Optokopplern bestehen, deren Ausgänge an verschiedenohmige Widerstände angeschlossen sind und deren Ausgangsspannungen gegeneinandergeschaltet sind, woran die Kombination von Dioden, Widerständen und einem Transistor angeschlossen ist.
Bei dieser Anordnung benötigt der Gleichspannungskreis eine getrennte Spannungsquelle, jedoch werden durch Verwendung der preisgünstigeren Optokoppler die Transformatoren eingespart.
Gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken kann das galvanisch trennende Umformungsglied aus je zwei gleichartig aufgebauten, den beiden Stromwegen des Wechselkontaktes zugeordneten Transformator/Gleichrichteranordnungen bestehen, deren Ausgangsspannungen gegeneinandergeschaltet sind, wobei diese Ausgänge an verschiedenohmige Widerstände geschaltet sind und an eine Kombination von Dioden und Widerständen, wobei die Differenzspannung bzw. die daraus resultierende Signalspannung ein Mass für die Art der zu überwachenden Schalterstellung ist, wobei am Ausgang der Dioden-Widerstandskombination ein Verstärker angeordnet ist, der an den Verbraucher ein Spannungssignal liefert.
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Bei Verwendung eines Spannungsausganges können mehrere Empfänger in gleicher Weise parallel angeschlossen werden, während bei einem Stromausgang pro Umformungsglied in der Regel nur ein
Empfänger angeschlossen werden kann.
Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt an Hand der Zeichnungen, in denen Fig. l am Beispiel einer Steuereinrichtung mit Reversierantrieb ein Gesamtschaltbild des zu überwachenden Komplexes darstellt, und die Fig. 2a, b und c verschiedene Varianten des Kopplungs- (Umformungs) gliedes zwischen Stark- und Schwachstromteil zeigen.
In Fig. l besteht die Steuereinrichtung aus der Wendeschützkombination --1a-- mit Überstromrelais --1b--, Getriebemotor --2-- mit Abtriebswelle --3-- und einer Endschaltergruppe --4a, 4b, 4c, 4d--, sowie den Steuerrelais --5--, den Umformungs-Kopplungsgliedern --6a, 6b, 6c, 6d-- und einer elektronischen Schwachstrom-Steuereinrichtung --7--.
Die Drehmomentschalter --4a-- für Rechts- lauf und --4d-- für Linkslauf sind aus Sicherheitsgründen starkstromseitig so verdrahtet, dass der Motor bei Auftreten eines zu hohen Drehmomentes abgeschaltet wird, während die wegabhängigen Endlagenschalter, --4b und 4c-- nur über die Schwachstromsteuerung wirksam werden können, wobei die Kopplungsglieder --6a, 6b, 6c, 6d-- zusammen mit den Steuerrelais --5-- die Trennstelle zwischen Starkstrom- und Schwachstromteil darstellen.
Wie aus dem Schaltbild hervorgeht, werden die Kopplungsglieder --6a, 6b, 6c, 6d-- in der Ausführung gemäss Fig. 2a, 2b oder 2c von den im Starkstromkreis liegenden Wechselkontakten --4a, 4b, 4c, 4d-- angespeist und geben die Kontaktposition über nur je eine Leitungsader an die Schwachstromsteuereinrichtung --7-- weiter. Die im Schaltbild strichliert eingetragene Leitung zwischen den Kopplungsgliedern --6a, 6b, 6c, 6d-- und der Schwachstromsteuereinrichtung --7-ist notwendig, wenn passive Koppelglieder (gemäss Fig. 2b oder 2c) verwendet werden.
Fig. 2a zeigt eine Variante des Kopplungsgliedes mit transformatorischer Trennung von Starkund Schwachstromkreis. Der Starkstrom-Wechselstromkreis speist den Schwachstromkreis über die Transformatoren --8, 11--. In der gezeigten Schaltstellung --a-- des Meldekontaktes (z. B. 4a von der Endlagenschalterbaugruppe --4a, 4b, 4c, 4d-- aus Fig. 1) wird der Schwachstromkreis vom Transformator --8-- über den Brückengleichrichter --9-- und das Tiefpassfilter --10-- gespeist, wodurch ein Stromfluss über die Anordnung Diode --D1--, Widerstand --R3--, Zenerdiode --Z-sowie Widerstand --R4--, Diode --D4-- und Widerstand --R2-- bzw.
Widerstand --R5--, Transistor - Tr-- und Abschlusswiderstand --Ra-- entsteht, wobei der über --R4, D4 und R2-- fliessende Teilstrom an dem Widerstand --R4-- einen Spannungsabfall erzeugt, welcher in Verbindung mit dem Widerstand --R5-- und dem Transistor --Tr-- für die Ausgangsstromstärke ia verantwortlich ist, weshalb in weiterer Folge auch der Wert des Widerstandes --R2-- für die Grösse des Ausgangsstromes ia, welcher der elektronischen Steuereinrichtung --7-- zugeführt wird, bestimmend ist.
Da in der beschriebenen Anordnung die Spannung --U1-- grösser als --U3 und U2-- ist. bleiben die dioden --D2 und D3-- im gesperrten Zustand.
Die Zenerdiode --Z-- sorgt in Verbindung mit den Innenwiderständen der Speisestromquellen
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--R3-- für stromes ia von den Werten der Widerstände --R4, R5 und Rl-bestimmt wird. Durch verschiedene Widerstandswerte four-il und R2-- kann somit der Ausgangsstrom je nach Kontaktstellung des Meldekontaktes --4a-- verschiedene Werte erhalten und ist daher ein Kennzeichen für diese Stellung.
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--8,Kontakt- oder Leitungsunterbrechung) so dass der Ausgangsstrom auf Null absinkt, weil die Speisespannung fehlt, oder es stehen beide Gleichrichteranordnungen unter Spannung (im Falle von fehlerhaften Schaltern oder kurzgeschlossenen Leitungen) wodurch die Spannungen --01 und U2-- grösser als --U3-- werden, wodurch die Dioden --D2 und D4-- sperren und somit den Stromfluss über den Widerstand --R4-- unterbrechen; hiedurch wird auch die Spannungsdifferenz an diesem Widerstand zu Null und der Transistor-Tr--sperrt, d. h., dass starkstromseitige Fehler im Abfragekreis den Ausgangsstrom i auf Null steuern.
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Durch die beschriebene Schaltung kann die gesamte Signalkette auf Fehler überwacht werden, wenn die angeschlossene Schwachstromsteuereinrichtung für eine entsprechende Signalauswertung ausgelegt ist, wobei die Ausgangsströme ia z. B. folgende Bedeutung haben können :
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ia 2mA < ia < 4mA = Stellung b i < 2mA = Störung
Damit wird neben einem Steuerspannungsausfall oder einer Antivalenzstörung im starkstrom- seitigen Schaltungsteil auch eine Unterbrechung oder ein Masseschluss in der Schwachstromleitung als Fehler erkannt.
Fig. 2b zeigt eine Variante des Koppelgliedes, bei der für die galvanische Trennung zwischen
Stark- und Schwachstromkreis Optokoppler --16, 19-- verwendet werden, wobei der Photodiodenstrom bei Wechselstromspeisung mit den Kondensatoren-Cl und C2-- in Verbindung mit den Gleichrichter- brücken --14, 17-- und den Tiefpassfiltern --15, 18-- begrenzt wird. Bei Gleichstromanschluss werden die Kondensatoren durch Vorwiderstände-RV1 bzw. RV2-- ersetzt. Die übrige Schaltung ist der gemäss Fig. Za. gleichwertig, wobei allerdings eine schwachstromseitige Versorgungsspannung +V not- wendig ist, wodurch bei hinreichender Konstanz dieser Spannung in der Schaltung der Widerstand --R3-- und die Zenerdiode-Z-- entfallen können.
Vorteilhaft gegenüber Fig. 2a ist, dass diese
Variante auch in mit Gleichstrom betriebenen Starkstromkreisen anwendbar ist.
In Fig. 2c ist eine weitere Variante des Kopplungsgliedes dargestellt, dessen wesentliche
Elemente der Schaltung nach Fig. 2b entsprechen. Nur ist ausgangsseitig bei dieser Anordnung ein Verstärker --V1-- vorgesehen, der den am Widerstand --R4-- auftretenden Spannungsabfall in eine
Ausgangsspannung --Ua-- umsetzt, wodurch die Informationen in Form entsprechender Spannungs- pegel statt entsprechender Ströme wie in Fig. 2b, ausgegeben werden.
Vorteilhaft ist bei dieser Variante, dass bei geeigneter Wahl der Ausgangs-Spannungspegel allgemein übliche Eingangskreis in der elektronischen Steuereinrichtung --7-- verwendet werden können und dass mehrere Verbraucher gleichzeitig mit der Kontaktstellungsinformation versorgt werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Übertragung von Kontakt- bzw. Schalterstellungen aus Stark- stromkreisen an Schwachstromsteuereinrichtungen, unter Verwendung von Wechselkontakten, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Stellungsabfrage dienenden, sich im Starkstromkreis befindenden und mit den zu überwachenden Kontakten bzw. Schaltern identen bzw. mechanisch gekoppelten Wechselkontakte (4a, b, c, d) mit ihren je zwei einem Wechselkontakt zugeordneten, von der Netzspannung gespeisten Stromwegen an zwei Eingänge eines galvanisch trannenden Umformungsgliedes (6a, b, c, d) geführt sind, wobei beide Spannungen am Ausgang gegeneinander geschaltet sind und dieser eine Ausgang an die Schwachstromsteuereinrichtung (7) weitergeführt ist.