DD270796A1

DD270796A1 - Schaltungsanordnung zur elektronischen sicherungsueberwachung

Info

Publication number: DD270796A1
Application number: DD31506288A
Authority: DD
Inventors: Knut Baer
Original assignee: Greifswald Nachrichtenelekt
Priority date: 1988-04-25
Filing date: 1988-04-25
Publication date: 1989-08-09
Also published as: DD270796B5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Ueberwachung von Schmelzsicherungen in Geraeten und Anlagen, bei denen die Gleichspannungs- und Wechselspannungssignale verschiedener Frequenzen im Niederspannungsbereich gegen Ueberlastung abzusichern sind. Vor und hinter der Schmelzsicherung im Stromkreis zwischen Signalquelle und Lastwiderstand sind jeweils ein hochohmiger Spannungsteiler gegen Massepotential geschaltet, wobei der Spannungsteiler vor der Sicherung an den einen und der zweite Spannungsteiler an den anderen Eingang eines Differenzverstaerkers gefuehrt sind. Die nachgeschaltete Pegelwandlerstufe mit einem NAND-Gatter, welches Schmitt-Trigger-Verhalten besitzt, liefert bei zerstoerter Schmelzsicherung ein externes Alarmsignal und an die Signalquelle im Verbraucherstromkreis ein Steuersignal zur Aufrechterhaltung der Signalerzeugung. Fig. 1

Description

-2- 270 796 Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer elektronischen Überwachungsanordnung für miniaturisierte Schmelzsicherungen, vorzugsweise für die Geräte der Elektrotechnik im Niederspannungsbereich, bei denen Signale mit gleicher und unterschiedlicher Polarität sowie variablen Frequenzbereich unabhängig von der ohmschen Last abzusichern sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufabe dadurch gelöst, daß das vor und hinter der Schmelzsicherung, die in dem Stromkreis mit Signalquelle, die Gleich· und Wechselspannungssignale liefert und Lastwiderstand angeordnet ist, jeweils ein hochohmiger Spannungsteiler gegen Massepotential geschaltet ist, daß der Spannungsteiler vor der Schmelzsicherung mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers und der Spannungsteiler hinter der Schmelzsicherung mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers verkoppelt sind und daß an den Ausgang des Differenzverstärkers eine Pegelwandlerstufe angeschlossen ist, deren Ausgangssignal einerseits als externes Alarmsignal dient und andererseits auch bei defekter Sicherung die abgesicherte Signalquelle steuert.

Dadurch wird erfindungsgemäß erreicht, daß bei unzerstörter Schmelzsicherung die Eingangsspannungsdifferenz des Differenzverstärkers null ist und somit der Ausgang der Überwachungsschaltung auf Nullpotential liegt und keine Alarmauslösung erfolgt. Ist die Sicherung zerstört, entsteht unabhängig vom Lastwiderstand eine Eingangsspannungsdifferenz am Differenzverstärker, der bei einer Signalquellenspannung in Form einer positiven Gleichspannung ein Ausgangssignal in Höhe der positiven Betriebsspannung des Differenzverstärkers und bei einem wechselspannungsförmigen Signal der Signalquelle ein mäanderförmiges Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Frequenz des Quellensignals an die nachgeschaltete Pegelwandlerstufe liefert. Nach erfolgter Pegelwandlung steht ein statisches Alarmsignal zur externen optischen Anzeige des Sicherungsdefektes und zur Steuerung der Signalquelle zur Verfügung. Mit Hilfe der Steuersignale der Pegelwandlerstufe ist die erfindungsgemäße Sicherungsüberwachungsanordnung auch für getastete Quellensignale, wie sie in der Nachrichtentechnik üblich sind, einsetzbar.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Dabei zeigt die Zeichnung in Fig. 1 die erfindungsgemäße Sicherungsüberwachungsanordnung für eine PCM-Übertragungseinrichtung. Gemäß Fig. 1 ist in den Stromkreis, der durch die Signalquelle Uq, wie zum Beispiel die Rufsignalmaschine und den Lastwiderstand Rl gebildet ist, die miniaturisierte Schmelzsicherung Si geschaltet. Die Rufsignalmaschine liefert, abhängig vom nachrichtentechnischen Einsatz, verschiedenartige Rufsignale. Vor dieser Sicherung Si ist der erste hochohmige Spannungsteiler mit dem Widerstand R1 und dem Widerstand R 2, der auf Massepotential liegt, angeschlossen. Die Verbindung der beiden Spannungsteilerwiderstände R1 und R2 sind an den nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers OV geführt. Hinter der Sicherung Si ist in gleicher Weise der zweite hochohmige Spannungsteiler mit den Widerständen R1 * und R 2* angekoppelt, der mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers OV verbunden ist und in seiner Dimensionierung dem ersten Spannungsteiler entspricht.

Am Ausgang des Differenzverstärkers OV ist die Pegelwandlerstufe angekoppelt, die aus der Gleichrichterdiode V, dem Ladekondensator C, dem Schutzwiderstand R₈ für das nachfolgende CMOS-Gatter D in Form eines NAND-Gliedes mit Schmitt-Trigger-Eingangsverhalten und dem Ziehwiderstand Rz besteht. Der Ziehwiderstand Rz zieht im Falle, daß die Diode V in Sperrichtung gepolt ist, den Eingang des Gatters D auf Massepotential. Der Schutzwiderstand R₈ und der Ziehwiderstand R₂ bilden zusammen den Entladewiderstand für den Ladekondensator C. Der Ausgang des Gatters D der Pegelwandlerstufe stellt den definierten Pegel zur Signalisierung des Sicherungszustandes und Steuersignale für die Signalquelle Ua bereit. Für den Fall, daß die Schmelzsicherung Si nicht zerstört ist, entsteht zwischen den zwei hochohmigen Spannungsteilern R1, R 2 und R1*, R2* keine Spannungsdifferenz und die beiden Eingangsspannungen des massesymmetrischen Differenzverstärkers sind auf Massepotential bezogen. Unabhängig von der Form der Spannung der Spannungsquelle U₀ liegt der Ausgang des Differenzverstärkers ebenfalls auf Massepotential. Es erfolgt dann keine Defektsignalisierung.

Liegt an der Schmelzsicherung Si ein symmetrisch oder ein auf Masse bezogenes Wechselspannungssignal an und ist die Sicherung Si zerstört, dann entsteht am Eingang des Differenzverstärkers OV eine Spannungsdifferenz, die am Ausgang des Differenzverstärkers OV ein von der Frequenz abhängiges, mäanderförmiges Signal zwischen den beiden Betriebsspannungen des Differenzverstärkers OV bewirkt.

In der nachgeschalteten Pegelwandlerstufe werden durch die Gleichrichterdiode V die negative Halbwelle gesperrt. Mit der positiven Halbwelle wird der Ladekondensator C aufgeladen. Das Gatter D signalisiert den Alarmfall und veranlaßt die Signalquelle U₀ weiterhin zur kontinuierlichen Signalabgabe.

Nach Auswechseln der defekten Sicherung Si geht der Ausgang des Differenzverstärkers OV auf Massepotential und der Ladekondensator C wird über die beiden Widerstände R_s und R_z entladen, da die Gleichrichterdiode V in Sperrichtung gepolt ist. Der Ausgang des Gatters D geht auf High-Potential und die Alarmsignalisierung ist beendet. Die Signalquelle U₀ wird gleichzeitig von dem aufgezwungenen Funktionszustand während des Sicherungsdefektes befreit.

Liegt beispielsweise an der miniaturisierten Schmelzsicherung Si ein Gleichspannungssignal der Signalquelle Uq an, so entsteht bei zerstörter Schmelzsicherung Si am Ausgang des Differenzverstärkers OV ein Signal, welches in seiner Größe der positiven Betriebsspannung des Differenzverstärkers OV entspricht. Die nachgeordnete Pegelwandlerstufe liefert wiederum das Alarmsignal zur Anzeige des Sicherungsefekts und sendet das Steuersignal zur Aufrechterhaltung der Funktion der Signalquelle Uq aus.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist gesichert, daß unabhängig von der Form des Eingangssignals, welches die Signalquelle Uq bereitstellt, und unabhängig vom Lastwiderstand Rl eine störungsfreie Überwachung der Schmelzsicherung im Verbraucherstromkreis gewährleistet ist.

Claims

Schaltungsanordnung zur elektronischen Sicherungsüberwachung für Schmelzsicherungen, die weder eine optische Ausfallanzeige und noch einen Hilfskontakt zur Signalisierung des Sicherungsdefekts besitzen, insbesondere in Geräten und anlagen, bei denen Quellen von Signalen mit gleicher oer wechselnder Polarität und unterschiedlicher Frequenz im Niederspannungsbereich gegen Überlastung abzusichern sind, dadurch gekennzeichnet, daß vor und hinter der Schmelzsicherung, die in dem Stromkreis zwischen Signalquelle und Lastwiderstand angeordnet ist, jeweils ein hochohmiger Spannungsteiler gegen Massepotential geschaltet ist, daß der Spannungsteiler (R 1, R 2) vor der Schmelzsicherung mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers (OV) und der Spannungsteiler (R 1^X, R2^X) hinter der Schmelzsicherung mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers verkoppelt sind und daß an den Differenzverstärkerausgang eine Pegelwandlerstufe, welche aus einem NAND-Gatter (D) mit Schmitt-Trigger-Eingangsverhalten gebildet ist, angeschlossen ist, welche bei zerstörter Schmelzsicherung neben dem externen Alarmsignal noch an die Signalquelle ein Steuersignal zur Aufrechterhaltung der Signalerzeugung aussendet.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Überwachung der Funktion von Schmelzsicherungen in Geräten und Anlagen, bei denen die Erzeugung der Signale mit gleicher oder wechselnder Polarität und unterschiedlicher Frequenz im Niederspannungsbereich gegen Überlastung abzusichern ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Allgemein ist bekannt, daß in elektrischen Geräten und Anlagen aller Bereiche der Technik Schmelzsicherungen zum Schutz gegen Überlastungen Anwendungen finden. In vielen Fällen kommen dabei Schmelzsicherungen in miniaturisierter Bauform zum Einsatz, die keine optische Ausfallanzeige und/oder Hilfskontakt zur Signalisierung des Sicherungsausfalls besitzen. Diesem Mangel entgegenzuwirken, werden oft elektronische Überwachungsanordnungen zum Erkennen und Signalisieren der zerstörten Sicherung im Überlastungsfall benötigt.

So ist in der DE-OS 2551447 eine Anordnung zur Anzeige einer defekten Schmelzsicherung beschrieben, bei der eine Leuchtdiode parallel zum Sicherungselement geschaltet ist. Bei Sicherungsausfall erfolgt ein erhöhter Spannungsabfall, der zu einem Stromfluß durch die Leuchtdiode führt und somit eine Signalisierung des Defektes auslöst. Weiterhin ist vorgesehen, die Leuchtdiode mit einem Transistor und mit einem Widerstand in Reihe zwischen den beiden Anschlüssen der Stromversorgung zu schalten. Die Basis des Transistors ist von einem zum Verbraucher parallel angeordneten Spannungsteiler angesteuert. Dieser Transistor befindet sich bei zerstörter Schmelzsicherung im leitenden Zustand und bewirkt das Leuchten der Diode. Der Nachteil dieser Anordnung liegt in ihrer begrenzten Anwendbarkeit, da ihr Einsatz nur auf Gleichspannungen beschränkt ist. Außerdem besitzt sie keine externe Steuerfunktion zur Signalisierung des Defektzustandes zur Signalquelle. Eine elektronische Sicherungsüberwachung für Gleich- und Wechselspannungssignale ist durch die DE-OS 2851956 bekannt. Bei dieser Überwachungsanordnung liegt parallel zur Schmelzsicherung die Leuchtdiode eines Optokopplers, ein Vorwiderstand, eine Glimmlampe und eine Gleichrichterdiode. Der Fototransistor des Optokopplers steuert die Basis eines weiteren Transistors an, der ein Relais für die externe Signalisierung des Sicherungsdefektes aktiviert. An der Basiselektrode des zweiten Transistors ist ein Glättungsfilter angeschlossen, da die Anordnung im Halbwellenbetrieb arbeitet. Diese Sicherungsüberwachung ist jedoch nurfunktionsfähig, wenn ein Verbraucher im Laststromkreis geschaltet ist. Weiterhin eignet sich diese Anordnung nicht für hochohmige Verbraucher und erfordert zudem noch eine höhere Eingangsspannung als die Zündspannung der eingesetzten Glimmlampe.

Eine weitere Sicherungsüberwachung ist aus der Nachrichtentechnik bekannt. Zur Absicherung von symmetrischen Signalen ist hinter der Schmelzsicherung zweier fernmeldetechnischer Verbindungsadern der Primärstromkreis eines Transformators geschaltet. Die Sekundärspannung des Transformators ist aus Massepotential bezogen und wird gleichgerichtet und geglättet. Mit dieser Gleichspannung erfolgt die Ansteuerung eines nachgeschalteten Transistors, der die Signalisierung des Sicherungsdefektes bewirkt. Der Nachteil dieser Anordnung zur Sicherungsüberwachung ist jedoch der hohe technische Aufwand bei ihrer Realisierung. Darüber hinaus signalisiert sie fälschlicherweise den Defekt der Sicherung, wenn nur die an der unzerstörten Sicherung anliegende Spannung ausgefallen ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist eine zuverlässige und kostengünstige Anordnung zur elektronischen Überwachung von Schmelzsicherungen mit definierter Anzeige des Sicherungszustandes.