DD270796B5

DD270796B5 - Schaltungsanordnung zur elektronischen sicherungsueberwachung

Info

Publication number: DD270796B5
Application number: DD31506288A
Authority: DD
Inventors: Knut Baer
Original assignee: Siemens Uebertragungssys Gmbh
Priority date: 1988-04-25
Filing date: 1988-04-25
Publication date: 1993-06-17
Also published as: DD270796A1

Description

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 legen Überlastungen Anwendung 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 2 551447 eine Anordnung zur Anzeige einer defekten Schmelzsicherung beschrieben, bei der eine Leuchtdiode parallel zum Sicherungselement geschaltet ist. Beim 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 nur funktionsfähig, 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 auf 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.

In der Patentschrift DD-PS 70318 ist bereits eine Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Sicherung oder mehrerer Sicherungen angegeben, die die vor und hinter der im Stromkreis liegenden Schmelzsicherung anliegende Spannung abgreift. Im Falle eines größeren Potentialunterschiedes wird der Ausfall der Sicherung signalisiert. Aus der Auslegeschrift DE-AS 2454254 ist eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Leitungen auf Kurzschluß und Unterbrechung bekannt, die zur Messung des Potentialunterschiedes einen über Spannungsteiler angeschalteten Differenzverstärker verwendet. Aus der Patentschrift DE-PS1244948 ist eine weitere Schaltungsanordnung zur Überwachung von Schmelzsicherungen bekannt, bei der eine Alarmmeldung in einer Kippstufe gespeichert wird

Diese Überwachungsschaltungen sind jedoch bei gleicher und wechselnder Polarität der Spannungsquelle nicht verwendbar.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist eine zuverlässige und kostengünstige Anordnung zur elektronischen Überwachung von Schmelzsicherungen bei gleicher u.id wechselnder Polarität der Spannungsquelle mit definierter Anzeige des Sicherungszustandes. ,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe einer elektronischen Überwachungsanordnung für miniaturisierte Schmelzsicherungen, vorzugsweise für die Geräte der Elektronik im Niederspannungsbereich, bei denen Signale mit gleicher und unterschiedlicher Polarität sowie variablem Frequenzbereich unabhängig von der ohmschen Last abzusichern sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, 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 vor der Schmelzsicherung mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers und der Spannungsteiler hinter der Schmelzsicherung mit dem Invertierenden Eingang des Differenzverstärkers verkoppelt sind, daß an den Differenzverstärkerausgang über eine Gleichrichterdiode ein Ladekondensator angeschaltet ist, zu dem ein Entladewiderstand parallelgeschaltet ist, und daß an den Ladekondensator eine Pegelwandlerstufe, die aus einem NAND-Gatter mit Schmitt-Trigger-Eingangsverhalten gebildet ist, angeschlossen ist, die bei zerstörter Schmelzsicherung neben dem externen Alarmsignal noch an die Signalquelle ein Steuersignal zur Aufrechterhaltung der Signalerzeugung aussendet.

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 Diff arenzverstärker, der bei einer Signalquellenspannung in Form einer positiven Gleichspannung ein Ausgangssignal in Höhe der positiven Betriebsspannung des Differenzverstärkers und bei einem wechselspannungsförmigen Signal der Signale ielle 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 an Hand 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 Strorr kreis, der durch die Signalquelle U₀, wie zum Beispiel die Rufsignalmaschine, und den Lastwiderstand R_L 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 R2, der auf Massepotential liegt, angeschlossen. Die Verbinduno

der beiden Spannungsteilerwiderstände R1 und R 2 ist an den nichtinvortierenden Eingang des Differenzverstärkers OV geführt.

Hinter der Sicherung Si ist in gleicher Weise der zweite hochohmige Spannungsteiler mit den Widerstände! 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 R_s für das nachfolgende CMOS-G atter D in Form eines NAND-Gliedes mit Schmitt-Trigger-Eingangsverhalten und dem Ziehwiderstand R_z besteht. Der Ziehwiderstand R₂ zieht im Falle, daß die Diode V

in Sperrichtung gepolt ist, den Eingang des Gatters D auf Massepotential. Der Schutzwiderstand Rs und der Ziehwiderstand R₂ bilden zusammen den Entladewiderstand für den Lsdekondensator 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 Difforenzverstärkers 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 Dofektsignalisierung. Liegt an der Schmelzsicherung Si ein symmetrisches 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 wird 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 Uq weiterhin zur kontinuierlichen Signclabgabe. 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 R₂ 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 entsteh, 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 Sicherungsdefektes und sonst das Steuersignal zur Aufrechterhaltung der Funktion der Signalquelle Uq aus. _t

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist gesichert, daß unabhängig von der Form des Eingangssignals, welches die Sif.alquelle U₀ bereitstellt, und unabhängig vom Lastwiderstand R₁ eine störungsfreie Überwachung der Schmelzsicherung im Verbraucherstromkreis gewährleistet ist.

Claims

Schaltungsanordnung zur elektronischen Sicherungsüberwachung für Schmelzsicherungen, die weder eine optische Ausfallanzeige noch einen Hilfskontakt zur Signalisierung des Sicherungsdefekts besitzen, insbesondere in Geräten und Anlagen, bei denen Quellen von Signalen mit gleicher oder wechselnder Polarität und unterschiedlicher Frequenz im Niederspannungsbereich gegen Überlastung abzusichern s'nd, 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*, R2*) hinter der Schmelzsicherung mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers vt'koppelt sind, daß an den Differenzverstärkerausgang über eine Gleichrichterdiode (V) ein Ladekondensator (C) angeschaltet ist, zu dem ein Entladewiderstand (Rs, Rz) parallelgeschaltet ist, und daß an den Ladekondensator (C) eine Pegelwandlerstufe, die aus einem NAND-Gatter (D) mit Schmitt-Trigger-Eingangsverhalten gebildet ist, angeschlossen ist, die bei zerstörter Schmelzsicherung neben dem externen Alarmsignal noch an die Signalquelle ein Steuersignal zur Aufrechterhaltung der Signalerzeugung aussendet.

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