CH642194A5

CH642194A5 - Circuit arrangement on a relay having means for holding this relay

Info

Publication number: CH642194A5
Application number: CH216979A
Authority: CH
Inventors: Ewald Ambrunn
Original assignee: Tekade Felten & Guilleaume
Priority date: 1978-03-08
Filing date: 1979-03-06
Publication date: 1984-03-30
Also published as: DE2809905C2; DE2809905A1; SE7902044L

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung an einem Relais mit Mitteln zum Halten dieses Relais gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für Relaisschaltungen mit unterschiedlichen Anzugs- und Haltebedingungen sind in der Wählvermittlungstechnik Relais mit einer niederohmigen und einer hochohmigen Wicklung gebräuchlich. Dabei hat die niederohmige Wicklung beispielsweise 60 ü. und die hochohmige Wicklung 1000 Q. Der Anzug des Relais erfolgt über die hochohmige Wicklung, die niederohmige Wicklung kann dabei in Reihe geschaltet sein. Nach dem Anzug des Relais werden beispielsweise durch Hilfskontakte des Relais die hochohmige Wicklung kurzgeschlossen und ein Widerstand in Reihe zur niederohmigen Wicklung eingefügt, der den Strom durch die niederohmige Wicklung auf den Wert des Haltestroms einstellt. Die Haltewicklung ist niederohmig, damit bestimmte Sperrfunktionen durchgeführt werden können, beispielsweise die Verhinderung des Doppelaufprüfens eines Wählers.

Wenn auch bei einem Relais die Halteerregung wesentlich kleiner ist als die Anzugserregung, so kann der Haltestrom wegen dieser Niederohmigkeit trotzdem einen ähnlich hohen Wert wie der Anzugsstrom aufweisen. Ein derartiger hoher Wert des Haltestroms hat den Nachteil, dass der Stromquelle ziemlich viel Energie entnommen wird. Dies wirkt sich besonders bei einem Vermittlungssystem mit vielen derartigen Relaisanordnungen sehr nachteilig aus. Die Stromquelle ist in diesem Fall beispielsweise die Amtsbatterie mit 60 Volt Klemmenspannung und einem in Reihe geschalteten ohmschen Widerstand.

Es ist denkbar, zur Reduzierung der Verlustleistung nach Anzug des Relais auf einen Haltestromkreis umzuschalten, der von einer Gleichstromquelle mit einer niedrigeren Klemmenspannung gespeist wird. Eine derartige Massnahme mit verkleinerter Klemmenspannung hat jedoch den Nachteil, dass der notwendige Haltestrom für das Relais leichter unterschritten werden kann, wenn im Stromkreis eine überlagerte Störspannung auftritt. Eine solche Störspannung kann besonders dann entstehen, wenn an einem bestimmten Punkt des Haltestromkreises eine Übertragungsader angekoppelt ist. Als Beispiel dafür sei die c-Ader eines Wählverbindungssystems genannt. Eine Erdspannung auf dieser Ader bewirkt in der rufenden Vermittlungsstelle den Anzug eines bestimmten

Relais, auch Prüfrelais genannt. Dieses Relais leitet den Aufbau einer Wählverbindung ein und befindet sich während der Dauer dieser aufgebauten Verbindung im angezogenen Zustand. Eine Wegnahme der Erdspannung auf der zugehörigen c-Ader bewirkt das Abfallen des Prüfrelais und damit das Auslösen der Wählverbindung. Eine Störspannung entsprechender Amplitude und Frequenz, welcher dieser c-Ader überlagert ist, kann daher bei ungünstiger Bemessung des Haltestromkreises ein solches Auslösen verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Halten eines Relais anzugeben, wobei der Leistungsverbrauch möglichst gering ist. Die Schaltungsanordnung soll gegenüber Störspannungen, die ein Abfallen des Relais verursachen, möglichst unempfindlich sein.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 das Prinzipschaltbild der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung,

Figur 2 den Stromlaufplan des Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Figur 3 das Zeitdiagramm zur Darstellung der Wirkung des Ausführungsbeispieles.

Im Prinzipschaltbild gemäss Fig. 1 bilden die Spannungsquelle U1 und der Widerstand R1 die erste Gleichstromquelle Jl und die Spannungsquelle U2 sowie der Widerstand R2 die zweite Gleichstromquelle J2. Die Stromquelle Jl ist über den Schalter S1 und die Stromquelle J2 über den Schalter S2 anschaltbar. Der Anzug des Relais P wird bei geschlossenem Schalter S1 durch Schliessen des Schalters S bewirkt. Dieser Schalter S wird beispielsweise durch die Kontakte eines Wählers gebildet. Hat das Relais P angezogen, so löst der die Relaiswicklung durchfliessende Strom, im folgenden mit Relaisstrom i bezeichnet, am Ausgang Swl des Schwellenwertschalters Sw ein Signal aus. Dieses Signal steuert den Eingang LEI der logischen Einrichtung LE an, welche ihrerseits über den Ausgang LE2 sowie den Schalter S1 die Stromquelle Jl abschaltet und über den Ausgang LE3 sowie den Schalter S2 die Stromquelle J2 anschaltet. Unterschreitet der von der Stromquelle J2 gelieferte Relaisstrom i einen bestimmten Wert, so tritt am Ausgang Rgl des Reglers Rg eine Spannung auf, welche mit zunehmendem Betrag dieser Unterschreitung ansteigt. Diese Spannung steuert den steuerbaren Widerstand Rs vom Wert a auf einen entsprechenden endlichen Wert. Durch diese Massnahme wird der Stromquelle Jl so viel Strom entnommen und zum Strom der Stromquelle J2 addiert, dass der Relaisstrom i für die Dauer der Unterschreitung auf dem geforderten bestimmten Wert festgehalten wird. Die Verbindungsleitung vom Ausgang LE3 der logischen Einrichtung LE zum Eingang Rg2 des Reglers Rg soll bewirken, dass letzterer nur während des Haltezu-stand von Relais P in Aktion tritt.

Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 bezieht sich auf den Kennzeichenumsetzer eines Zeitmultiplex-Systems, welches zwischen zwei Gruppenwahlstufen eines Vermittlungssystems angeordnet ist. Derartige Kennzeichenumsetzer dienen zum Abtasten der vermittlungstechnischen Kennzeichen und zur uncodierten oder codierten Übertragung der Abtastwerte über das Zeitmultiplex-System. Empfangsseitig werden diese Abtastwerte wieder in die ursprüngliche Form des jeweiligen vermittlungstechnischen Kennzeichens umgesetzt. Man unterscheidet gemäss der Aufbaurichtung der Wählverbindung in einen «gehenden» Umsetzer, der sich am rufenden Ende des Zeitmultiplex-Systems befindet und in einem «kommenden» Kennzeichenumsetzer, der am gerufenen Ende des Zeitmultixplex-Systems angeordnet ist. Im vorliegenden Fall

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

642 194

ist die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ein Teil des «gehenden» Kennzeichenumsetzers. Dieser Kennzeichenumsetzer muss imstande sein, in Verbindung mit dem vorgeschalteten Gruppenwähler wie ein normaler Gruppenwähler die Funktionen «Aufprüfen», «Belegen» und «Sperren» durchzuführen. Diese Funktionen werden im vorgeschalteten Gruppenwähler, hier mit GW bezeichnet, mit Hilfe von einem Prüfrelais P durchgeführt. Dieses Prüfrelais P arbeitet im Prinzip wie das eingangs beschriebene Prüfrelais. Im folgenden soll mit Hilfe von Fig. 2 kurz auf das Zusamenspiel zwischen dem Gruppenwähler GW und dem nachfolgenden «gehenden» Kennzeichenumsetzer eingegangen werden. Der Gruppenwähler GW prüft zunächst, ob der Kennzeichenumsetzer belegungsbereit ist. Belegungsbereit heisst, dass der Kennzeichenumsetzer auf den c-Kontakt des zugeordneten Ausgangs des Gruppenwählers GW eine Spännung von - 60 Volt liefert. Dies ist der Fall, wenn die beiden Transistoren T1 und T2 von Fig. 2 im durchgeschalteten Zustand sind. Diese beiden Transistorenstufen bilden den in Fig. 1 mit S1 bezeichneten Schalter. Der Gruppenwähler GW führt ein hochohmi-ges Aufprüfen durch, d.h. er legt die hochohmige Wicklung PI von Relais P zwischen diesem c-Kontakt und Erde an. Das Relais P zieht daraufhin an und schliesst mit seinem eigenen Kontakt pl die hochohmige Wicklung PI kurz. Die dadurch bedingte Änderung des Relaisstroms i bewirkt am Ausgang des Transistors T7 eine Änderung des logischen Pegels. Dieser Transistor T7 bildet in Verbindung mit dem Transistor T5 den in Fig. 1 dargestellten Schwellwertschalter Sw. Durch die Änderung des logischen Pegels am Ausgang des Transistors T7 werden mit Hilfe der logischen Einrichtung LE die beiden Transistoren T1 und T2 in den Sperrzustand und die beiden Transistoren T3 und T4 in den leitenden Zustand geschaltet. Diese Massnahme bewirkt ein Umschalten von der ersten Stromquelle mit der Spannungsquelle U1 und dem Vorwiderstand R1 auf die zweite Stromquelle mit der Spannungsquelle U2 und dem Vorwiderstand R2 und damit vom Anzugs- auf den Haltestromkreis. Die Spannungsquelle U2 weist eine Klemmspannung u2 auf, die gegenüber der Klemmspannung ul der Spannungsquelle U1 im Betrag wesentlich kleiner ist (ul = —60 Volt, u2 = — 17 Volt). Somit ergibt sich beim Aufbringen des Haltestroms durch die Verwendung der Spannungsquelle U2 anstelle der Spannungsquelle Ul eine wesentlich kleinereVerlustleistung.

Im folgenden wird auf das Ausführungsbeispiel der erfin-dungsgemässen Schaltungsanordnung eingegangen, bei dem auch bei einer derartig kleinen Verlustleistung kein Abfall des Relais P erfolgt, wenn dem Haltestrom eine Störspannung überlagert ist. Zu diesem Zweck werden zunächst Aufbau und Wirkungsweise des Reglers Rg beschrieben. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Transistorstufe T5 ein Bestandteil sowohl des Schwellwertschalters Sw als auch des Reglers Rg. Am Verbindungspunkt der Vorwiderstände R1 und R2 sind die beiden Widerstände R3 und R5 angeschlossen. Der Widerstand R3 führt über die in Flussrichtung vorgespannte Diode D, über den Widerstand R8 und über die Kontakte des Gruppenwählers GW zur Wicklung des Relais P. Der Widerstand R5 ist an den Emitter des Transistors T5 geführt, dessen Basis am Verbindungspunkt des Widerstandes R8 mit der Anode der Diode D angeschlossen ist.

Die Serienschaltung des Widerstandes R3 mit der Diode D und der dazu parallel geschaltete Emitterkreis des Transistors T5 bilden den Eingang des Schwellwertschalters Sw sowie des Reglers Rg. Der Kollektor des Transistors T5 ist mit der Basis des Transistors T6 verbunden und über die Reihenschaltung der Widerstände R6 und R7 an Erde gelegt. Der Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände ist mit dem Emitter des Transistors T6 und der Basis des Tranistors T7 verbunden, dessen Emitter an Erde angeschlossen ist. Dieser

Transistor T7 bildet mit seinem Widerstand R13 eine Schaltstufe, wobei der Kollektor den Ausgang des Schwellwertschalters Sw bildet. Dieser Ausgang zeigt wie oben erwähnt der logischen Einrichtung LE durch einen Zustandswechsel an, wenn das Relais P angezogen hat und veranlasst somit die Umschaltung vom Anzugs- auf den Haltestromkreis.

Der Strom i beträgt etwa das 50fache vom Kollektorstrom i5 des Transistors T5 (i «50-Ì5). Dem entsprechend ergibt sich auch für das Verhältnis der Widerstände R3 und R5 die Beziehung: R5 » 50- R3. Mit der Diode D wird die U/J-Kennlinie der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T5 nachgebildet. Durch diese Massnahme bleibt der genannte Wert von etwa 50 für das Verhältnis i/i5 in einem weiten Aussteuerbereich des Transistors T5 erhalten. Die Basen der beiden pnp-Transistoren T1 und T3, deren Emitter an Erde gelegt sind, werden über die Widerstände R9 bzw. RIO von den Ausgängen LE2 bzw. LE3 der logischen Einrichtung LE angesteuert. Der Kollektor des Transistors T1 ist über den Widerstand RI 1 mit der Basis des Transistors T2 und der Kollektor des Transistors T3 über den Widerstand R12 mit der Basis des Transistors T4 verbunden. Der Emitter des Transistors T2 ist an den Minuspol der Spannungsquelle Ul und der Emitter des Transistors T4 an den Minuspol der Spannungsquelle U2 gelegt. Die Widerstände R14...R17 dienen zur besseren Sperrung des betreffenden Transistors T1.. .T4. Der Kollektor des Transistors T6 ist über den Widerstand R4 mit dem Widerstand RIO bzw. Ausgang LE3 der logischen Einrichtung LE verbunden.

Der Kondensator Cl ist zwischen dem Kollektor des Transistors T6 und dem Verbindungspunkt der Basis des Transistors T1 mit dem Widerstand R9 und R14 angeschlossen. Dieser Verbindungspunkt bildet den Eingang und die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T2 den Ausgang des steuerbaren Widerstands Rs. In dieser beschriebenen vorteilhaften Ausführungsform bilden also die Transistorstufen T1 und T2 sowohl den Schalter S1 als auch den in analoger Betriebsweise steuerbaren Widerstand Rs. Zwischen dem Kollektor des Transistors T1 und Erde ist der Kondensator C2 angeschlossen. Letzterer dient zur Unterdrückung von eventuellen Instabilitäten.

Es wird von dem Fall ausgegangen, dass der Haltestromkreis eingeschaltet ist, dass also das Relais P seinen Haltestrom i = ih über den durchgeschalteten Transistor T4 aus der Spannungsquelle U2 bezieht. In diesem Fall ist auch der Transistor T6 durchgeschaltet, wobei dieser Transistor seinen Kollektorstrom über den Widerstand R4 von der am Ausgang LE3 der logischen Einrichtung LE auftretenden negativen Steuerspannung erhält. Es wird jetzt angenommen, dass dem Haltestromkreis eine Störspannung überlagert wird. Eine solche Störspannung kann beispielsweise eine von einem Starkstromnetz über die c-Ader eingekoppelte Spannung der Frequenz 16% Hz oder 50 Hz sein. Diese überlagerte Störspannung hat zur Folge, dass sich während der negativen Halbwelle der Störspannung der Relaisstrom i vergrössert und während der postiven Halbwelle verkleinert. Unterschreitet der Relaisstrom i während des Auftretens dieser positiven Halbwelle einen bestimmten Wert, so unterschreitet der Spannungsabfall am Widerstand R6 den zum Durchschalten des Transistors T6 notwendigen Wert der Basis-Emitter-Span-nung und der Transistor T6 geht in seinen linearen Bereich über. Als Folge davon nimmt der Kollektor des Transistors T6 negative Werte an, wobei über den Widerstand R4 und den Kondensator Cl ein Ladestrom ii auf den Verbindungspunkt der Widerstände R9 und R14 mit der Basis des Transistors T1 fliesst. Dieser Ladestrom bewirkt, dass die Transistoren T1 und T2 vom Sperrzustand in den linearen Bereich geschaltet werden und aus der Spannungsquelle U1 in den Relaiskreis ein Strom fliesst, der dem Absinken des Relais-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

642194

4

stroms i entgegenwirkt. Der Ladestrom ii hat einen zeitlichen Verlauf, welcher der Kapazität des Kondensators Cl und etwa dem zeitlichen Differentialquotienten des Relaisstroms i proportional ist. Der Regler Rg weist daher ein D-Verhalten auf. Dieses Verhalten hat den Vorteil, dass bei impulsartigen Einbrüchen des von der Stromquelle J2 gelieferten Stroms ein besonders starker Regelvorgang einsetzt.

Tritt am Ausgang LE3 der logischen Einrichtung LE die Spannung 0 Volt auf, ist also der Anzugsstromkreis eingeschaltet, so bleibt der Regler Rg inaktiv.

Die aus dem Widerstand R4 und dem Kondensator Cl gebildete Zeitkonstante muss so bemessen sein, dass während der grössten zu erwartenden Dauer der Stromunterschreitung ein Ladestrom ii fliessen kann. Im Ausführungsbeispiel ist diese Zeitkonstante für die Dauer T = 30 ms einer Halbwelle der niedrigsten vorkommenden Störfrequenz von 162A Hz ausgelegt. Zur besseren Erläuterung sind diese Zusammenhänge in Fig. 3 in einem Strom-Zeit-Diagramm dargestellt. Dabei ist dem Haltestrom i = ih eine Störspannung der Amplitude A überlagert. Hat der Verlauf des Relaisstroms i den Wert ir erreicht, so setzt der Regelvorgang gemäss der

Erfindung ein und der Strom i bleibt so lange konstant, bis er wieder grössere Werte als ir annimmt. Für den Fall, dass die Anordnung zur Durchführung dieses Regelvorgangs nicht verwendet wird, gilt an Stelle des konstanten Abschnitts des 5 Stromverlaufs i der gestrichelte Verlauf. In diesem Fall würde der Strom i den Wert für den Abfallstrom if unterschreiten und das Relais P abfallen.

Eine Schaltungsanordnung, die beispielsweise für eine Störfrequenz von 16% Hz ausgelegt ist, kann auch kürzere 10 Störimpulse verarbeiten, beispielsweise positive Halbwellen, welche von einer Störfrequenz von 50 Hz stammen. In diesem Fall wird der Transistor T6 bereits nach Ende des Störimpulses wieder durchgeschaltet und der Regelvorgang wegen des fehlenden Ladestroms entsprechend früher beendet. 15 Die Erfindung arbeitet auch mit einem Relais, welches an Stelle der beiden Wicklungen PI und P2 nur eine einzige Wicklung aufweist. In diesem Fall muss lediglich der Regler Rg entsprechend dimensioniert werden. Die Erfindung ist auch dann anwendbar, wenn an Stelle eines elektromechani-20 sehen Relais entsprechende elektronische Ausführungen eines Relais verwendet werden.

G

2 Blatt Zeichnungen

Claims

642194

1. Schaltungsanordnung an einem Relais, mit Mitteln zum Halten dieses Relais, wobei nach erfolgtem Anzug des Relais mit einem Schwellwertschalter und einer logischen Einrichtung eine den Anzugsstrom des Relais liefernde erste Gleichstromquelle abgeschaltet und eine den Haltestrom liefernde zweite Gleichstromquelle angeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regler (Rg) vorhanden ist, der abhängig vom Strom (i) durch die Relaiswicklung mittels eines in Reihe zur ersten Stromquelle (Jl) angeordneten steuerbaren Widerstandes (Rs) diesen Strom (i) regelt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (Rg) ein D-Verhalten aufweist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltverstärker (TI, T2) sowohl zum Schalten der ersten Stromquelle (Jl) als auch als steuerbarer Widerstand (Rs) dient.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwertschalter (Sw) und der Regler (Rg) eine gemeinsame Eingangs- Transistorstufe (T5) aufweisen.