CH620319A5

CH620319A5 -

Info

Publication number: CH620319A5
Application number: CH317677A
Authority: CH
Inventors: Robert Buck
Original assignee: Robert Buck
Priority date: 1976-03-30
Filing date: 1977-03-15
Publication date: 1980-11-14
Also published as: US4110678A; GB1538719A; DE2613423B2; DE2613423A1; SE7702634L; SE410687B; DE2613423C3; JPS52119163A; IT1076291B; FR2346910A1

Description

Die Erfindung betrifft ein berührungslos arbeitendes, elektronisches Schaltgerät, bestehend aus einem von aussen beeinflussbaren Oszillator, einem von dem Oszillator steuerbaren ersten Thyristor und einer Speiseschaltung zur Erzeugung der Hilfsspannung für den Oszillator, wobei die Speiseschaltung zur Erzeugung der Hilfsspannung für den Oszillator einen relativ hochohmigen Hilfswiderstand oder einen Konstantstromgenerator, einen zweiten Thyristor und eine Zenerdiode oder ein anderes Bauelement mit Schwellwertcharakter aufweist und wobei der Hilfswiderstand bzw. der Konstantstromgenerator und der Oszillator eine Reihenschaltung bilden, die Kathode des zweiten Thyristors an den Minuspol der zu schaltenden Gleichspannung angeschlossen ist und die Zenerdiode in Sperrichtung beansprucht einerseits an die Kathode des ersten Thyristors und andererseits an die Zündelektrode des zweiten Thyristors angeschlossen ist.

Elektronische Schaltgeräte der zuvorbeschriebenen Art, die also kontaktlos ausgeführt sind und die an Stelle des Oszillators auch einen anderen Indikator, zum Beispiel eine Magnetdiode, eine Feldplatte, eine Fotodiode, einen Fototransistor, eine ohmsche und/oder induktive und/oder kapazitive Brückenschaltung bzw. anstelle der Thyristoren auch andere elektronische Schalter, zum Beispiel Transistoren oder Triacs, aufweisen können, und bei denen anstelle einer Zenerdiode auch ein anderes Bauelement mit Schwellwertcharakteristik vorgesehen sein kann, werden in zunehmendem Masse anstelle von elektronischen Schaltgeräten, die kontaktbehaftet ausgeführt sind, in elektronischen Mess-, Steuer- und Regelkreisen verwendet. Da diese elektronischen Schaltgeräte im Gegensatz zu elektrischen Schaltgeräten, die mechanisch betätigt sind, einer Hilfsspannung für den Oszillator oder den anstelle des Oszillators vorgesehenen, im weitesten Sinne eine Information aufnehmenden und umsetzenden Indikator bedürfen, besteht ein Problem bei der praktischen Ausgestaltung dieser elektronischen Schaltgeräte in der Schaffung einer entsprechenden Speiseschaltung zur Erzeugung der Hilfsspannung, ein Problem, dessen Lösung besonders dann Schwierigkeiten bereitet, wenn insgesamt nur zwei Aussenleiter zur Verfügung stehen.

Im übrigen tritt das Problem der Erzeugung einer Hilfsspannung für einen Oszillator oder einen anderen Indikator auch dann auf, wenn der Oszillator bzw. der andere Indikator Bestandteil eines analog arbeitenden Messwertumformers ist. 5 Ein solcher Messwertumformer kann in seinem Ausgang zum Beispiel einen Transistor aufweisen, der nicht nur die dualen Zustände «durchschaltet» und «gesperrt» darstellen kann, sondern vielmehr eine der von dem Indikator aufgenommenen Information analoge Ausgangsgrösse realisiert.

io Bei einem bekannten elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgerät mit einem von aussen beeinflussbaren Oszillator, einem dem Oszillator nachgeordneten Schaltverstärker und einem von dem Oszillator über den Schaltverstärker steuerbaren Thyristor weist die Speiseschaltung zur Erzeu-■ > gung einer Hilfsspannung für den Oszillator und den Schaltverstärker einen relativ hochohmigen Hilfswiderstand und eine Zenerdiode auf (vgl. die DT-OS 19 51 137). Bei diesem bekannten Schaltgerät sind der relativ hochohmige Hilfswiderstand und die Schaltstrecke des Thyristors parallel geschaltet und ist 20 die Parallelschaltung aus dem relativ hochohmigen Hilfswiderstand und der Schaltstrecke des Thyristors mit der Zenerdiode in Reihe geschaltet. Bei den praktisch ausgeführten Schaltgeräten dieser Art liegt parallel zu der Zenerdiode noch die Reihenschaltung aus einer Koppeldiode und einem Speicherkondensa-25 tor, wobei die Hilfsspannung für den Oszillator und den Schaltverstärker von dem Speicherkondensator abgenommen wird. Bei diesem bekannten elektronischen Schaltgerät wird also unabhängig davon, ob der Thyristor durchgeschaltet oder gesperrt ist, stets ein Strom über die Zenerdiode geführt, der an 3o der Zenerdiode in Form der Zenerspannung die Hilfsspannung für den Oszillator und den Schaltverstärker erzeugt. Bei durchgeschaltetem Thyristor fliesst nämlich der durch den Thyristor fliessende Strom (und der durch den Hilfswiderstand fliessende, jedoch vernachlässigbare Strom), bei gesperrtem Thyristor der 35 durch den Hilfswiderstand fliessende Strom durch die Parallelschaltung aus Oszillator, Schaltverstärker und Zenerdiode, fällt also an der Zenerdiode die für den Oszillator und den Schaltverstärker erforderliche Hilfsspannung ab.

Das zuvor beschriebene elektronische, berührungslos 4ij arbeitende Schaltgerät ist bereits ausgestaltet und weitergebildet worden (vgl. die DT-OS 21 27 956). Bei diesem Schaltgerät ist anstelle der Zenerdiode ein Thyristor vorgesehen und ist die Zündelektrode des Thyristors über eine Zenerdiode an ihre Anode angeschlossen. Während bei dem weiter oben beschrie-45 benen elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgerät bei durchgeschaltetem Thyristor neben dem Spannungsabfall an dem Thyristor an der Zenerdiode die Zenerspannung in der Grössenordnung von 5 bis 6 V als unerwünschter Spannungsabfall und das Produkt aus diesen Spannungsabfällen und dem v, Strom durch den Thyristor und durch die Zenerdiode als unerwünschter Verbrauch immer noch beachtlich sind, tritt bei dem zuletzt beschriebenen elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgerät ein wesentlich geringerer Spannungsabfall und ein wesentlich geringerer Verbrauch auf. Tatsächlich tritt näm-55 lieh bei diesem Schaltgerät nur kurzzeitig, und zwar bis der zweite Thyristor durchgeschaltet hat, neben dem Spannungsabfall an dem ersten Thyristor die Zenerspannung als Spannungsabfall auf, während nach dem Durchschalten des zweiten Thyristors nur noch an den beiden Thyristoren ein m Spannungsabfall und ein Verbrauch auftritt.

Bei dem zuletzt im einzelnen beschriebenen elektronischen Schaltgerät resultiert dessen Spannungsabfall im durchgeschalteten Zustand praktisch aus dem Spannungsabfall an der Schaltstrecke (Anoden-Kathoden-Strecke) des ersten Thyristors und dem Spannungsabfall an der Schaltstrecke des zweiten Thyristors, weil die beiden Thyristoren mit ihren Schaltstrecken in Reihe geschaltet sind. Dabei ist die Spannungszeitfläche, aus der die Hilfsspannung für den Oszillator und den

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Schaltverstärker gewonnen wird, unberücksichtigt geblieben. relativ engen Grenzen fest. Der Zündstrom dagegen, der, in die

Unberücksichtigt geblieben ist auch der Spannungsabfall, der Zündelektrode eingespeist, zum Zünden eines Thyristors führt,

auftritt, wenn - wie bei Schaltgeräten, die zum Anschluss an schwankt relativ stark. Ohne den zuletzt angesprochenen Sta-

eine Wechselspannungsquelle bestimmt sind, üblich - eingangs- bilisierungswiderstand wird über die Zenerdiode in die Zünd-

seitig noch eine Gleichrichterbrücke vorgesehen ist. 5 elektrode des zweiten Thyristors ein Zündstrom eingespeist. Ist

Elektronische, also anstelle von elektromechanischen Kon- jedoch der angesprochene Stabilisierungswiderstand vorhan-

takten mit elektronischen Schaltern versehene Schaltgeräte den und wie angegeben angeschlossen, so fällt an dem Stabili-

sollen nun - wie elektrische, mit Kontakten behaftete Schaltge- sierungswiderstand die Zündspannung für den zweiten Thyri-

räte - im durchgeschalteten Zustand einen minimalen stor ab. Der Stabilisierungswiderstand stabilisiert also den

Spannungsabfall aufweisen, so dass der Erfindung die Aufgabe 1 « Zündpunkt des zweiten Thyristors.

zugrunde liegt, das (aus der DT-OS 21 27 956 bzw. der DT-OS im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein

23 30 235) bekannte Schaltgerät, von dem die Erfindung aus- Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher geht, so auszugestalten und weiterzubilden, dass an ihm im erläutert; es zeigt durchgeschalteten Zustand ein noch geringerer Spannungs- Fig. l ein Blockschaltbild eines elektronischen, berührungs-

abfall auftritt. 13 los arbeitenden Schaltgerätes und

Das erfindungsgemässe Schaltgerät, bei dem diese Aufgabe Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform einer zu dem gelöst ist, ist nun dadurch gekennzeichnet, dass die Anode des Schaltgerät nach Fig. 1 gehörenden Speiseschaltung zur Erzeu-zweiten Thyristors an den Pluspol der zu schaltenden Gleich- gung einer Hilfsspannung für den Oszillator und den Schaltverspannung angeschlossen ist. stärker des Schaltgerätes nach Fig. 1

Bei den im Stand der Technik bekannten Schaltgeräten, & Das in Fig. 1 mit Hilfe eines Blockschaltbildes dargestellte von denen die Erfindung ausgeht, ist, wie bereits zum Ausdruck elektronische Schaltgerät 1 arbeitet berührungslos, das heisst gebracht, die Anode des zweiten Thyristors an die Kathode des es spricht zum Beispiel auf ein sich annäherndes, nicht darge-

ersten Thyristors angeschlossen. Wird der erste Thyristor - mit stelltes Metallteil an, und ist über einen Aussenleiter 2 an einen

Hilfe des Schaltverstärkers - gezündet, so fliesst zunächst ein pDl 3 einer Spannungsquelle 4 und nur über einen weiteren

Strom über die Schaltstrecke des ersten Thyristors in den 25 Aussenleiter 5 an einen Anschluss 6 eines Verbrauchers 7 ange-

Speicherkondensator. Wenn die sich an dem Speichernden- schlössen - wobei der andere Anschluss 8 des Verbrauchers 7

sator aufbauende Hilfsspannung den Sollwert erreicht hat, an den anderen Pol 9 der Spannungsquelle 4 angeschlossen ist. dann fliesst über die Schaltstrecke des ersten Thyristors und die Mit anderen Worten ist das dargestellte Schaltgerät 1 in

Zenerdiode ein Zündstrom in die Zündelektrode des zweiten bekannter Weise über insgesamt nur zwei Aussenleiter 2,5

Thyristors, so dass auch dieser durchschaltet. Sind dann beide jn einerseits an die Spannungsquelle 4 und andererseits an den

Thyristoren durchgeschaltet, so sind deren Schaltstrecken in Verbraucher 7 angeschlossen.

Reihe geschaltet, es tritt der bereits weiter oben erläuterte Wie die Fig. 1 zeigt, besteht das dargestellte Schaltgerät 1

Spannungsabfall auf. in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem von aussen beein-

Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen flussbaren Oszillator 10, einem Schaltverstärker 11, einem von

Schaltgerätes erfolgt das Aufladen des Speicherkondensators ^ dem Oszillator 10 über den Schaltverstärker 11 steuerbaren und das Zünden des zweiten Thyristors in der gleichen Weise, ersten Thyristor 12, einer Speiseschaltung 134 zur Erzeugung wie dies zuvor in bezug auf die bekannten Schaltgeräte darge- der Hilfsspannung für den Oszillator 10 und den Schaltverstär-

legt worden ist. Hat der zweite Thyristor, dessen Anode an den ker 11 und einer eingangsseitig vorgesehenen Gleichrichter-

Pluspol der zu schaltenden Gleichspannung und dessen brücke 14; die Gleichrichterbrücke 14 ist vorgesehen, weil es

Kathode an den Minuspol der zu schaltenden Gleichspannung sich bei der Spannungsquelle 4 um eine Wechselspannungs-

angeschlossen sind, durchgeschaltet, so ist dieser zweite Thyri- quelle handelt.

stor der eigentliche elektronische Schalter des Schaltgerätes Die Lehre der Erfindung beschäftigt sich nicht mit der Ausgeworden. Man kann das auch dahingehend ausdrücken, dass gestaltung des Oszillators 10 und des Schaltverstärkers 11, so bei dem elektronischen Schaltgerät der zweite Thyristor, der dass insoweit die Figuren Details nicht zeigen. Für das erfin-bei den bekannten Schaltgeräten, von denen die Erfindung aus- j dungsgemässe Schaltgerät 1 mögliche und bevorzugte Ausfüh-geht, die Funktion eines Hilfsthyristors hatte, nunmehr gleich- rungsformen des Oszillators 10 bzw. des Schaltverstärkers 11 sam als Hauptthyristor verwendet wird. Jedenfalls resultiert bei zeigen die DT-OS 19 51 137,19 66 213,19 66 178,20 36 840, dem elektronischen Schaltgerät dessen Spannungsabfall im 22 03 039 und 22 03 040 (für den Oszillator 10) bzw. die DT-durchgeschalteten Zustand praktisch nur noch aus dem OSen 19 51 137 und 22 03 906 sowie die DT-AS 23 56 490 (für Spannungsabfall an der Schaltstrecke des zweiten Thyristors, - -« den Schaltverstärker 11 ).

wenn man wiederum, wie bei der weiter oben angestellten Die Fig. 2 zeigt, dass die Speiseschaltung 13 zur Erzeugung Betrachtung - die Spannungszeitfläche, aus der die Hilfsspan- der Hilfsspannung für den Oszillator 10 und den Schaltverstär-nung für den Oszillator und den Schaltverstärker gewonnen ker 11 einen Konstantstromgenerator 15, einen zweiten Thyri-wird, und den Spannungsabfall an einer eingangsseitig vorgese- stor 16, eine Zenerdiode 17 und einen Speicherkondensator 18 henen Gleichrichterbrücke unberücksichtigt lässt. Im Ergebnis ^ aufweist. Der Konstantstromgenerator kann beispielsweise tritt also an dem Schaltgerät im durchgeschalteten Zustand ein durch einen Hilfswiderstand gebildet sein, der entsprechend geringerer Spannungsabfall (und in dem Schaltgerät ein gerin- hochohmig bemessen ist. Da sich die Lehre der Erfindung nicht gerer unerwünschter Verbrauch) auf, worin zusammengefasst mit der Ausgestaltung des Konstantstromgenerators 15 der durch die Lehre der Erfindung erreichte Vorteil zu sehen beschäftigt, zeigt auch insoweit die Fig. 2 keine Details. Mögist. m liehe und bevorzugte Ausführungsformen des Konstantstrom-Im übrigen ist bei einer weiteren Ausführungsform, der generators 15 zeigt die DT-OS 23 30 233. Der Konstantstrombesondere Bedeutung zukommt, zusätzlich ein Stabilisierungs- generator 15 und die Parallelschaltung aus dem Oszillator 10, widerstand vorgesehen und der Stabilisierungswiderstand dem Schaltverstärker 1 und dem Speicherkondensator 18 bil-einerseits an die Zündelektrode des zweiten Thyristors und den eine Reihenschaltung. Damit soll ausgedrückt werden, dass andererseits an den Minuspol der zu schaltenden Gleichspan- b5 der für den Oszillator 10 und den Schaltverstärker 11 erforder-nung angeschlossen. Damit wird folgendes erreicht; liehe Hilfsstrom vom Pluspol 19 der zu schaltenden Gleich-

Bei Thyristoren liegt die zum Zünden zwischen der Zünd- Spannung über den Konstantstromgenerator 15 und die Paral-

elektrode und der Kathode erforderliche Zündspannung in lelschaltung aus dem Oszillator 10 und dem Schaltverstärker 11

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zum Minuspol 20 der zu schaltenden Gleichspannung fliesst; selbstverständlich kann die Reihenfolge auch Pluspol 19 der zu schaltenden Gleichspannung - Parallelschaltung aus Oszillator 10 und Schaltverstärker 11 - Konstantstromgenerator 15 -Minuspol 20 der zu schaltenden Gleichspannung sein. 5

Der zweite Thyristor 16 ist mit seiner Anode 21 an den Pluspol 19 der zu schaltenden Gleichspannung und mit seiner Kathode 22 an den Minuspol 20 der zu schaltenden Gleichspannung angeschlossen. Die Zenerdiode 17 ist - in Sperrichtung beansprucht - einerseits an die Kathode 23 des ersten Thyri- t o stors 12 und andererseits an die Zündelektrode 24 des zweiten Thyristors 16 angeschlossen.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind noch eine Koppeldiode 25, ein Stabilisierungswiderstand 26 und eine Zenerdiode 27 vorgesehen. Die Koppeldiode 25 ist - in Durchlass- 15 richtung beansprucht - einerseits an die Kathode 23 des ersten Thyristors 12 und andererseits an den Speicherkondensator 18 angeschlossen. Der Stabilisierungswiderstand 26 ist einerseits an die Zündelektrode 24 des zweiten Thyristors 16 und andererseits an den Minuspol 20 der zu schaltenden Gleichspannung zo angeschlossen. Die Zenerdiode 27 schliesslich liegt - in Sperrrichtung beansprucht - parallel zum Speicherkondensator 18.

Die Funktionsweise der in Fig. 2 dargestellten Speiseschaltung 13 des erfindungsgemässen Schaltgerätes ist folgende:

Wenn der erste Thyristor 12 nicht durchgeschaltet ist, so 25 kann auch kein Zündstrom in den zweiten Thyristor 16 fliessen,

so dass auch der zweitfe Thyristor 16 nicht durchgeschaltet ist. Über den Konstantstromgenerator 15 wird der Speicherkondensator 18 aufgeladen, so dass von dem Speicherkondensator 18 die Hilfsspannung für den Oszillator 10 und den Schaltverstärker 11 abgenommen werden kann. Die Höhe der Hilfsspannung für den Oszillator 10 und den Schaltverstärker 11 wird durch die Zenerspannung der Zenerdiode 27 bestimmt.

Wenn nun der erste Thyristor 12 (über den Schaltverstärker 11) durchgeschaltet wird, so fliesst zunächst über die Schaltstrecke des ersten Thyristors 12 und die Koppeldiode 25 Strom in den Speicherkondensator 18, wodurch das Potential an der Kathode 23 des ersten Thyristors 12 ansteigt. Wenn nun das Potential an der Kathode 23 des ersten Thyristors 12 soweit angestiegen ist, dass die am Speicherkondensator 18 anstehende Hilfsspannung für den Oszillator 10 und den Schaltver-stärker 11 geringfügig unterhalb der Zenerspannung der Zenerdiode 27 liegt, fliesst ein Strom über die Zenerdiode 17 und den Stabilisierungswiderstand 26. An der Verbindung zwischen der Zenerdiode 17 und dem Stabilisierungswiderstand 26 und damit an der Zündelektrode 24 des zweiten Thyristors 16 entsteht eine Spannung, durch die der zweite Thyristor 16 durchschaltet. Nunmehr fliesst für den Rest der Halbwelle der Strom praktisch nur noch über den zweiten Thyristor 16, so dass an der Schaltstrecke des ersten Thyristors 12 auch kein Spannungsabfall mehr entsteht.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

620319 PATENTANSPRÜCHE

1. Berührungslos arbeitendes, elektronisches Schaltgerät, bestehend aus einem von aussen beeinflussbaren Oszillator (10), einem von dem Oszillator (10) steuerbaren ersten Thyristor (12) und einer Speiseschaltung (13) zur Erzeugung der Hilfsspannung für den Oszillator, wobei die Speiseschaltung zur Erzeugung der Hilfsspannung für den Oszillator einen hochohmigen Hilfswiderstand oder einen Konstantstromgenerator (15), einen zweiten Thyristor (16) und eine Zenerdiode

( 17) aufweist und wobei der Hilfswiderstand bzw. der Konstantstromgenerator und der Oszillator eine Reihenschaltung bilden, die Kathode (22) des zweiten Thyristors an den Minuspol (20) der zu schaltenden Gleichspannung angeschlossen ist und die Zenerdiode (14) in Sperrichtung beansprucht einerseits an die Kathode (23) des ersten Thyristors und andererseits an die Zündelektrode (24) des zweiten Thyristors angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (21) des zweiten Thyristors (16) an den Pluspol (19) der zu schaltenden Gleichspannung angeschlossen ist.

2. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Stabilisierungswiderstand (26) vorgesehen und der Stabilisierungswiderstand (26) einerseits an die Zündelektrode (24) des zweiten Thyristors (16) und andererseits an den Minuspol (20) der zu schaltenden Gleichspannung angeschlossen ist.