DE10045511C2 - Klingeltransformator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Klingel- oder Sprechanlagentrans­ formator für Türklingel- bzw. Ruf- und Signalanlagen üblicher Art oder für konventionelle Sprechanlagen. Derartige Transforma­ toren, die die Netzspannung von 220 V auf eine Ausgangsspannung von 4, 8 oder 12 V heruntersetzen, verursachen Leerlauf- bzw. Bereitschaftsverluste von typisch 4 bis 10 VA. Dies entspricht einem Energieverbrauch in der Größenordnung von 40 bis 100 kWh auf das Jahr gesehen.

Aus der DE 196 45 951 C2 ist ein Netztrennschalter bekannt, der in die Netzzuleitung eingeschleift wird, also entfernt von den Verbrauchern zur Anmeldung kommt. Die Erkennung des Schaltzu­ standes der Verbraucher erfolgt über eine parallel zum Netz­ trennschalter liegende Gasentladungsröhre (Glimmlampe).

Aus der DE 195 37 600 A1 ist eine elektronische Energiespar­ schaltung an Wechselspannungstransformatoren bekannt, wobei die Primärwicklung des Wechselspannungstransformators ständig mit der Phase L der Versorgungsspannung verbunden ist und der Null­ leiter N geschaltet wird, wobei die sekundärseitige Wechsel­ spannung durch Dioden gleichgerichtet und in einem Gleichspan­ nungskondensator gespeichert wird und bei der die Gleichspannung durch den Schutzleiter PE geerdet wird. Der Verbraucher wird über ein Gleichspannungsrelais geschaltet.

Aus der DE 197 36 264 A1 ist ein Energiespargerät bekannt, bei dem ein Zuschalten des Verbrauchers mittels einer getakteten Messung festgestellt wird. Der Stromsensor befindet sich hierbei auf der Eingangsseite des Transformators und ist mit der Netz­ spannung galvanisch verbunden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Leerlauf- oder Bereitschaftsverluste durch Bereitstellung einer einfachen Schaltung zu reduzieren, deren Stromsensor von der Netzspannung galvanisch getrennt ist.

Die Lösung hierfür besteht in einer Schaltung für einen Klingel- oder Sprechanlagentransformator, der eine Primärspule Le umfaßt, die dauernd an einer Wechsel­ spannungsquelle N mit einer Klemmenspannung Un angeschlossen ist, und der eine Sekundärspule La umfaßt, an der ein Verbraucher/eine Last aufschaltbar ist, wobei in der Eingangs­ beschaltung des Transformators (im Primärkreis) die Primärspule Le in Reihe mit einem Vorwiderstand Rv geschaltet ist und par­ allel zum Vorwiderstand Rv ein Überbrückungszweig mit einem Schaltelement S vorgesehen ist und wobei in der Ausgangsbeschal­ tung des Transformators (im Sekundärkreis) die Sekundärspule La in Reihe mit einer Stromsensorschaltung I geschaltet ist, die eine Ansteuerung für den Schalter S bildet, wobei im Leerlauf­ betrieb, d. h. wenn der Sekundärkreis unterbrochen ist, das Schaltelement S unterbrochen ist, so daß an der Primärspule Le nur eine Teilspannung der Klemmenspannung Un als Eingangspannung Ue abfällt, und wobei im Lastbetrieb, d. h. wenn der Sekundär­ kreis durch den Verbraucher/die Last geschlossen ist, das Schaltelement S geschlossen ist, so daß an der Primärspule Le die Klemmenspannung Un der Wechselspannungsquelle N als Ein­ gangsspannung anliegt. Eine solche Schaltung führt zur Reduzie­ rung der Ruhestromverluste des Klingel- oder Sprechanlagentrans­ formators aufgrund des im Leerlaufbetrieb mit der Primärspule Le in Reihe geschalteten Vorwiderstands Rv. Dieser reduziert die Eingangsspannung Ue des Transformators auf eine Teilspannung der Klemmenspannung Un und dementsprechend den durch die Primärwick­ lung fließenden Eingangsstrom Ie auf einen reduzierten Wert im Vergleich mit einem bei Anliegen der gesamten Klemmenspannung Un fließenden Eingangsstrom. Die Gesamtverlustleistung als Produkt aus Eingangsstrom Ie und Eingangsspannung Ue ist dementsprechend ebenfalls stark reduziert. Aufgrund des konstanten Windungszahl­ verhältnisses zwischen Primärspule Le und Sekundärspule La ver­ ringert sich mit der Eingangsspannung Ue proportional auch die Ausgangsspannung Ua auf der Sekundärseite des Transformators. Wird im Lastbetrieb die Ausgangsspannung Ua des Transformators belastet, d. h. der Sekundärkreis durch einen Verbraucher/eine Last geschlossen, so fließt ein Ausgangsstrom Ia, der über eine Stromsensorschaltung I in der Ausgangsbeschaltung des Trans­ formators über einen Spannungsabfall an einem Widerstand R5 im Sekundärkreis abgegriffen wird und zur Ansteuerung des Schalt­ elements S dient. Für die Dauer des Anliegens der Last/des Ver­ brauchers an der Ausgangsspannung Ua fließt infolge des Span­ nungsabfalls am genannten Widerstand R5 ein Schaltstrom in einem Stromsensorkreis und der Schalter S wird im Sinne eines Schließens angesteuert. Hierdurch wird der Vorwiderstand Rv überbrückt, so daß an der Primärspule Le des Transformators die volle Klemmenspannung Un der Wechselstromquelle anliegt. Hiermit erhöht sich sofort proportional die Ausgangsspannung Ua auf den für den Betrieb des Verbrauchers erforderlichen Wert.

Dieser Zustand besteht solange, bis die Last von der Ausgangs­ seite des Transformators getrennt wird. Damit sinkt der Span­ nungsabfall an dem genannten Widerstand R5 in der Stromsensor­ schaltung unter die Umschaltschwelle. Der Schalter S wird nicht mehr angesteuert und unterbricht den Überbrückungszweig, damit wird der Vorwiderstand Rv wieder in Reihe mit der Primärspule Le des Transformators geschaltet, so daß der Transformator sich wieder in der Betriebsart mit reduziertem Leerlaufverlust befin­ det.

Nach einer besonders günstigen weiterführenden Ausführung ist vorgesehen, daß im Primärkreis in Reihe zum Vorwiderstand Rv ein weiterer Schalter S2 angeordnet ist und daß im Primärkreis parallel zum Vorwiderstand Rv eine Zeittaktschaltung MC vor­ gesehen ist, die den weiteren Schalter zeitgetaktet schließt, insbesondere daß die Zeittaktschaltung MC in Reihe mit einem Vorwiderstand R2 und einem Kondensator C2, insbesondere parallel zur Reihenschaltung aus Primärspule Le und Vorwiderstand Rv liegt. Die Wirkungsweise dieser Schaltung besteht darin, daß zur weiteren Reduktion von Ruhestromverlusten unter die gemäß oben­ stehendem erreichten Werte der Vorwiderstand Rv nicht dauernd mit dem einen Netzpol N1 des Primärkreises verbunden bleibt, sondern über einen zweiten Schalter S2 nur phasenweise zuge­ schaltet wird. Die Zeittaktschaltung MC bewirkt, daß nur jede n-te Wechselstromperiode der Vorwiderstand Rv eingeschaltet wird, damit die Stromsensorschaltung während dieser Phase prüfen kann, ob eine Stromanforderung vorliegt oder nicht. Unabhängig vom Ergebnis dieser Prüfung (positiver Stromfluß/kein Stromfluß) schaltet der zweite Schalter S2 den Vorwiderstand Rv wieder ab und nach n Wechselstromperioden erfolgt eine neue Einschaltung des Vorwiderstandes Rv usw. Liegt zu einem Zeitpunkt eine Stro­ manforderung vor, die nur während der Phase erkannt werden kann, in der über den Vorwiderstand Rv Strom fließt, arbeitet die Schaltung wie zuvor beschrieben, d. h. über den ersten Schalter S1 wird die Primärseite Le des Transformators für die Dauer des sekundärseitigen Stromflusses direkt ans Netz geschaltet. Während dieser Zeit schaltet der zweite Schalter S2 den jetzt funk­ tionslosen Vorwiderstand Rv an den genannten Netzpol N1 des Primärkreises. Die Steuerung des zweiten Schalters S2 kann netz­ synchron - wie oben beschrieben - oder mit fest eingestellten Zeiten (z. B. 20 msek ein/ 40 msek aus) erfolgen. In jedem Fall ist zur Zeittaktsteuerung ein Microcontroller, Teiler, Zähler oder ähnliches erforderlich, der mit sehr geringem Stromver­ brauch funktioniert und mit wenig Schaltungsaufwand realisierbar ist.

In weiterer Ausführung umfaßt die Stromsensorschaltung I einen Widerstand R5 im Sekundärkreis und dazu parallel geschaltete Doppeldioden D1, D2, D3, D4, die zueinander antiparallel ge­ schaltet sind, wobei der Widerstand R5 in einem Stromsensorkreis liegt, der einen Schaltkreis für das Schaltelement S ansteuert (Fig. 4, Fig. 5). Der Spannungsabfall an dem Widerstand R5, wird hierbei durch die Dioden D1, D2, D3, D4 unabhängig vom Ausgangsstrom Ia des Transformators nahezu konstant gehalten. Hierbei ist bevorzugt ein weiterer Widerstand R6 zur Strombe­ grenzung im Stromsensorkreis vorgesehen.

In anderer Ausführung umfaßt die Stromsensorschaltung I einen Widerstand R5 im Sekundärkreis und zwei dazu parallel geschalte­ te Einzeldioden D1, D2, die zueinander antiparallel geschaltet sind, wobei der Widerstand R5 in einem Stromsensorkreis liegt, der einen Schaltkreis für das Schaltelement S ansteuert (Fig. 6). Hierbei besteht der Stromsensor nur noch aus zwei Dioden D1, D2 statt wie zuvor aus vier Dioden und reduziert damit die auf­ tretende Verlustleistung. Die geringe Spannung an den Dioden D1, D2 bei Stromfluß macht hierbei weitere Maßnahmen erforderlich, die noch unten erläutert werden.

Der Stromsensorkreis muß vom Schaltkreis für das Schaltelement S galvanisch getrennt sein.

In einer ersten Ausführungsform (Fig. 2) ist vorgesehen, daß das Schaltelement S ein Relais R umfaßt, das von einem Relais­ treiber Tr angesteuert wird, welcher an der Ausgangsspannung Ua des Transformators T anliegt und seinerseits von der Stromsen­ sorschaltung I angesteuert wird. In einer abgewandelten Aus­ führungsform (Fig. 3) wird das Schaltelement S von einem Triac gebildet, dessen Gate von der Stromsensorschaltung I angesteuert wird.

Nach einer anderen Ausführung (Fig. 4, 5, 6) ist vorgesehen, daß ein elektrooptischer Schalter (Optokoppler) im Stromsensor­ kreis liegt, der das Schaltelement S ansteuert. Mit derartigen elektrooptischen Schaltelementen ist die galvanische Trennung zwischen der an Netzspannung liegenden Eingangsseite und der berührbaren Ausgangsseite des Transformators besonders günstig darstellbar. Es sind jedoch andere Übertragungseinrichtungen vom Stromsensorkreis auf das Schaltelement S möglich, die mecha­ nisch, magnetisch oder in anderer Weise funktionieren können.

Das Schaltelement ist vorzugsweise ein Triac, dessen Gate mit der Empfängerseite des elektrooptischen Schalters verbunden ist. Soweit der Triac nicht angesteuert ist, d. h. wenn kein Aus­ gangsstrom Ia auf der Ausgangsseite des Transformators fließt, befindet sich der Triac im hochohmigen Zustand. Damit befindet sich der Transformator in dem ruhestromreduzierten Modus, da der Vorwiderstand Rv in Reihe mit der Primärspule Le wirksam ist. Hierbei ist es günstig, wenn der Vorwiderstand aus einer Mehr­ zahl von Teilwiderständen R1, R2, R3 besteht und parallel zu einem der Teilwiderstände R1 ein Spannungsteilerstrang gebildet ist, in dem ein weiterer Widerstand R4 liegt und der elektroop­ tische Schalter empfängerseitig im Spannungsteilerstrang liegt. Hiermit ist der Gatestrom des Triacs wirksam begrenzt.

Nach einer ersten Bauform (Fig. 4) kann der elektrooptische Schalter eingangsseitig zwei im Stromsensorkreis liegende anti­ parallelgeschaltete Leuchtdioden OD1, OD2 und ausgangsseitig zwei in parallelen Strängen des Stromteilerstrangs liegende antiparallel geschaltete Fototransistoren OT1, OT2 und Dioden D5, D6 umfassen, die miteinander zwei Optokoppler OK1, OK2 bil­ den. Nach einer zweiten Bauform (Fig. 5) kann der elektro­ optische Schalter eingangsseitig zwei im Stromsensorkreis lie­ gende Leuchtdioden OD3, OD4 und ausgangsseitig einen im Strom­ teilerstrang liegenden Fototriac OTr umfassen, die miteinander einen Optokoppler OK3/4 bilden. Nach einer dritten Bauform ( Fig. 6) wird vorgeschlagen, daß der elektrooptische Schalter eingangsseitig eine im Stromsensorkreis liegende Leuchtdiode OD6, die von einem Transistor T1 angesteuert wird, und ausgangs­ seitig einen im Stromteilerstrang liegenden Fototransistor OT6 umfaßt, die miteinander einen Optokoppler OK6 bilden. Die gerin­ ge Spannung an den beiden Dioden D1, D2 macht für das Bestromen der Leuchtdiode OD6 den Transistor T1 erforderlich. Es wird weiterhin ein Widerstand R7 eingesetzt, der den Strom der Leuchtdiode begrenzt. Zur Stromversorgung des Stromsensors bzw. dessen Auswerteschaltung dienen eine Diode D3 und ein Kondensa­ tor C1. Wenn der Transistor T1 leitet, speichert eine Parallel­ schaltung des einen Kondensators C1 und eines weiteren Kondensa­ tors C2 so viel Energie, daß die Bestromung der Leuchtdiode OD6 bis über den Anfang der von der Diode D3 gesperrten Halbwelle oder länger gesichert ist. Der als Triac ausgeführte Schalter S muß in dieser Halbwelle gezündet werden, obwohl über die Diode D3 währenddessen kein Strom fließen kann.

Nach einer besonderen Anwendung ist vorgesehen, daß an den Klem­ men des Transformators T ein Gleichrichter und eine weitere Stromsensorschaltung D6, R8 angeschlossen ist, und die Stromsen­ sorschaltung über zumindest einen Transistor T2, T3 und zumin­ dest eine Diode D5, D7 mit dem Stromsensorkreis verbunden ist.

Ein erfindungsgemäßer Transformator mit dieser Charakteristik ist in erster Linie für eine Klingel- oder Rufanlage geeignet, die in Bereitschaft keinen Ruhestrom benötigt, d. h. an der ins­ besondere keine Namensschildbeleuchtung vorhanden ist.

Sofern eine Namensschildbeleuchtung erforderlich ist, kann sie in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Transformator dann ver­ wendet werden, wenn sie mit einem in Reihe geschalteten Hellig­ keitssensor versehen ist, der sie nur bei Dunkelheit einschal­ tet. Die erfindungsgemäße Ruhestromschaltung ist dann in ihrer erfindungsgemäßen Wirkungsweise auf die Tagesstunden beschränkt, während nach Einschalten der Namensschildbeleuchtung höhere Verluste hinzunehmen sind.

Ein Klingeltransformator mit der erfindungsgemäßen Schaltung könnte auch als Netzgerät zur Speisung einer konventionellen Sprechanlage an einer Türstation verwendet werden. Netzgeräte derartiger Sprechanlagen stellen dauernd eine oder mehrere ge­ regelte Gleichspannungen zur Verfügung. Diese können eine Schal­ tung für eine Mithörsperrfunktion dauernd mit Strom versorgen. Zusätzlich können Tongeneratoren und NF-Verstärker in derartigen Sprechanlagen vorhanden sein. Auch diese Komponenten sind im Ruhezustand stromversorgt. Eine ruhestromreduzierte Ausführung eines Netzgerätes für eine Sprechanlage kann aus einem erfin­ dungsgemäßen Transformator mit entsprechender Leistung, den Komponenten für Mithörsperren, Tonruf und NF-Verstärker und einer zusätzlichen Einschaltelektronik bestehen, die bei Bedarf, ausgelöst durch Klingeltastenbetätigung, die Netzgerätekomponen­ ten nur für eine festgelegte Einschaltzeit mit Strom versorgt und sie nach Ablauf der Einschaltzeit wieder ausschaltet und dadurch den Netzgerätetransformator wieder in den ruhestromredu­ zierten Modus zurückschaltet. Nur für die festeingestellte Ein­ schaltzeit sind alle Netzgerätefunktionen verfügbar. Die einge­ stellte Einschaltzeit muß größer sein, als die Dauer eines übli­ chen Gesprächs mit einer Person an einer Türstation.

Bei einfachen Anlagen (ohne Mithörsperrfunktion, Tonruf oder NF- Verstärker) reicht es, einen weiteren Stromsensor in die Aus­ gangsleitung der Gleichstromversorgung zu legen. Bei Gleich­ stromanforderung durch das Abheben von Telefonhörern (der Gabel­ schalter des Telefons schaltet das Telefon in die Anlage) wird über vorzugsweise zwei Transistoren T2 und T3 sowie eine Diode D7 die Leuchtdiode OD6 eines Optokopplers OK6 bestromt und der speisende Netztransformator T für die Dauer des Gleichstrom­ flusses eingeschaltet. Das Betätigen eines Klingeltasters oder eine Türöffners kann der Transformator unmittelbar über das Zuschalten der Last erkennen, ohne daß weitere Elektronik er­ forderlich wird.

Das Funktionsprinzip und schaltungstechnische Realisationsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand der Zeich­ nungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Funktionsprinzip eines erfindungsgemäßen Transformators;

Fig. 2 zeigt eine erste schaltungstechnische Realisation mit einem Relais;

Fig. 3 zeigt eine zweite schaltungstechnische Realisation mit einem Microcontroller zur Taktsteuerung;

Fig. 4 zeigt eine dritte schaltungstechnische Realisation mit einem Transistor-Dioden-Optokoppler;

Fig. 5 zeigt eine vierte schaltungstechnische Realisation mit einem Triac-Doppeldioden-Optokoppler;

Fig. 6 zeigt eine fünfte schaltungstechnische Realisation eines Transformators in Kombination mit einem stromre­ duzierten Netzgerät.

In Fig. 1 ist ein Transformator T zu erkennen, der eine Ein­ gangsspule Le und eine Ausgangsspule La umfaßt. In Reihe mit der Eingangsspule Le liegt ein Widerstand 21 mit positivem Tempera­ turkoeffitienten zum Schutz des Transformators gegen Kurzschluß und Überlast. Eine Wechselspannungsquelle N hat Ausgangsklemmen L1 und N1, zwischen den die Klemmungsspannung Un anliegt. An die Klemmen schließt sich ein Primärkreis 11 an, in dem der Wider­ stand 21 und die Eingangsspule Le in Reihe mit einem Vorwider­ stand Rv geschaltet ist. Ein Überbrückungsstrang 12 mit einem Schaltelement S verläuft parallel zum Vorwiderstand Rv. Soweit das Schaltelement S geöffnet ist, wie dargestellt, liegt auf­ grund des Spannungsabfalls am Vorwiderstand Rv an der Primär­ spule Le die Eingangsspannung Ue an, die kleiner ist, als die Klemmenspannung Un der Spannungsquelle. Die Sekundärspule La des Transformators liegt in einem Sekundärkreis 13, der nur bis zu Anschlußklemmen 1, 3 für einen Verbraucher/eine Last dargestellt ist. An den Anschlußklemmen liegt die Ausgangsspannung Ua, die zu Ue proportional im Verhältnis der Windungszahlen der Spulen ist. Im Sekundärkreis 13 liegt eine Stromsensorschaltung I, von der aus eine Steuerleitung 22 zum Schalter S verläuft. Fließt im Sekundärkreis 13 infolge des Anlegens einer Last an die Klemmen 1, 3 ein Strom, so wird dies von der Sensorschaltung I erfaßt und das Schaltelement S geschlossen. In diesem Fall wird der Vorwiderstand Rv überbrückt und an der Primärspule Le liegt in voller Höhe die Klemmenspannung Un der Spannungsquelle an. Im gleichem Moment steigt die Ausgangsspannung Ua des Transforma­ tors gemäß dem Übertragungsverhältnis, d. h. entsprechend dem Verhältnis der Windungszahlen der Spulen.

Fig. 2 stimmt weitgehend mit Fig. 1 überein. Gleiche Einzel­ heiten sind mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Auf die vorhergehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. In konkreter Ausführung ist jedoch dargestellt, daß das Schalt­ element S unmittelbar von einem Relais 23 über die Ansteuerlei­ tung 22 geschaltet wird, wobei das Relais von einem Relaistrei­ ber 24 angesteuert wird. Dieser liegt an der Ausgangsspannung Ua des Transformators an. Der Relaistreiber 24 wird wiederum über eine Signalleitung 25 der Stromsensorschaltung angesteuert.

Fig. 3 stimmt weitgehend mit den Fig. 1 und 2 überein. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern gekenn­ zeichnet. Der Schalter S ist in der Form eines Triac dar­ gestellt, wobei dessen Gate mit der Spannungsvergleichschaltung I verbunden ist. In Reihe mit dem Vorwiderstand Rv liegt ein weiterer Schalter S2, der ebenfalls in Form eines Triac dar­ gestellt ist und dessen Gate mit einem Microcontroller MC ver­ bunden ist, der den Schalter S2 nur in jeder n-ten Periode (Sym­ bol unten) des anliegenden Wechselstroms (Symbol oben) schließt. Der Microcontroller liegt über einen Widerstand R2 und einen Kondensator C2 an der Wechselspannungsquelle N. Solange der Schalter S2 geöffnet ist (mehrere Perioden), ist der Strom an der Eingangsspule Le des Transformators auf null reduziert. Nur wenn der Schalter S2 über den Microcontroller MC kurzfristig geschlossen wird, fließt ein über den Vorwiderstand Rv reduzier­ ter Ruhestrom im Transformator T, der zugleich die Stromsensor­ schaltung I aktiviert. Wird ein Aufschalten eines Verbrauchers erkannt, wird der Schalter S geschlossen und der Vorwiderstand Rv überbrückt. Der Microcontroller MC schaltet weiterhin den Schalter S2 getaktet auf und zu.

In Fig. 4 ist die Wechselspannungsquelle N und der Transforma­ tor T in gleicher Weise wie in den vorhergehenden Figuren dar­ gestellt. Ebenso sind die Klemmen 11, 31 des Sekundärkreises 13 gezeigt. Die Stromsensorschaltung ist hier konkret ausgeführt, wobei in Reihe mit der Sekundärspule La ein Widerstand R5 liegt, zu dem parallel und untereinander wiederum antiparallel zwei Diodenpaare D1, D2; D3, D4 geschaltet sind. Der Widerstand R5 ist Teil eines Stromsensorkreises 14, in dem zur Stromreduzie­ rung noch ein weiterer Widerstand R6 liegt. Der Spannungsabfall am Widerstand R5, der den Strom im Stromsensorkreis 14 bestimmt, wird durch die Dioden D1, D2; D3, D4 nahezu unabhängig vom Aus­ gangsstrom Ia auf 2 Uf je Halbwelle begrenzt, wobei Uf der Span­ nungsabfall an einer Diode ist. Die hier gezeigte Schaltung für den Stromsensorkreis gilt entsprechend für die Ausführung nach Fig. 2.

Auf der Primärseite ist der mit der Primärspule Le in Reihe liegende Widerstand auf drei Teilwiderstände R1, R2, R3 aufge­ teilt. Das Schaltelement S ist hier als elektronischer Wechsel­ stromschalter in Form eines Triacs ausgeführt, der die erfin­ dungsgemäße Funktion des Schaltelements - Überbrückung der Vor­ widerstände R1, R2, R3 - wahrnimmt. Die Anschlüsse des Triacs sind mit A1, A2, das Gate mit G bezeichnet. Das Gate G des Tri­ acs S ist mit einem parallel zum Widerstand R1 liegenden Span­ nungsteilerstrang 15 verbunden, in dem ein weiterer Widerstand R4 liegt. Der Widerstand R4 bewirkt, daß das Gate G des Triacs S im nichtangesteuerten Zustand das gleiche Potential hat, wie der Anschluß A1 des Triacs. Dadurch wird der Triac S sicher im nichtleitenden Zustand gehalten.

Das Gate G des Triacs S ist über zwei Optokoppler OK1, OK2 mit dem parallel zum Widerstand R1 verlaufenden Spannungsteiler­ strang 15 verbunden. Die Optokoppler OK1, OK2 umfassen eingangs­ seitig zwei Leuchtdioden OD1, OD2, die antiparallel im Stromsen­ sorkreis 14 liegen und ausgangsseitig zwei Fototransistoren OT1, OT2. Zwei Dioden D5, D6, die jeweils den Leuchtdioden zugeordnet sind, liegen ebenfalls antiparallel im Spannungsteilerstrang 15. Der Spannungsabfall an dem Widerstand R1 ist über den Spannungs­ teiler im Verhältnis R1/(R1 + R2 + R3) reduziert, jedoch so bemessen, daß die Spannung an R1 ausreichend hoch ist, um über OT1 + D5 bzw. über OT2 + D6 (jeweils eine Halbwelle) den Triac so anzusteuern, daß dieser an den leitenden Zustand versetzt wird. Danach darf die Spannung am Widerstand R1 die für die Optokoppler zulässigen Kollektor-Basis- und Kollektor-Emitter- Spannungen in keinem Betriebszustand überschreiten. Ohne Fließen eines Ausgangsstroms Ia ist der Triac im hochohmigen Zustand und überbrückt die Widerstände R1, R2, R3 nicht. Sobald ein Aus­ gangsstrom Ia oberhalb eines Grenzwertes einen Spannungsabfall am Widerstand R5 bewirkt, fließt Strom im Stromsensorkreis 14, der durch den Widerstand R6 begrenzt ist. Der Strom fließt durch die Leichtdioden OD1 und OD2, deren Lichtemission die zugehöri­ gen Fototransistoren OT1 und OT2 ansteuert. Dies bewirkt, daß der Triac leitend wirkt und die Widerstände R1, R2, R3 über­ brückt. Der Triac wird dabei je Halbwelle einmal angesteuert und leitet ab dem Erreichen einer Spannung an R1, die den für die Zündung des Triacs erforderlichen Gatestrom ermöglicht. Das ist abhängig von Typ und Deminsionierung des Triacs nach maximal 10 % der Periodendauer nach jedem Nulldurchgang der Fall.

In Fig. 5 ist die Wechselspannungsquelle N und der Transforma­ tor T in gleicher Weise wie in Fig. 4 dargestellt. Gleiche Einzelheiten sind mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Auf die vorhergehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Die Stromsensorschaltung ist hier mit einem anderen Optokoppler OK3/4 ausgeführt. In Reihe mit der Sekundärspule La liegt wieder der Widerstand R5, zu dem parallel und untereinander wiederum antiparallel zwei Diodenpaare D1, D2; D3, D4 geschaltet sind. Der Widerstand R5 ist Teil des Stromsensorkreises 14, in dem zur Stromreduzierung noch der weitere Widerstand R6 liegt.

Auf der Primärseite ist der mit der Primärspule in Reihe liegen­ de Widerstand auf drei Teilwiderstände R1, R2, R3 aufgeteilt. Das Schaltelement S ist hier als elektronischer Wechselstrom­ schalter in Form eines Triacs ausgeführt, der die erfindungs­ gemäße Funktions des Schaltelements - Überbrückung der Vorwider­ stände R1, R2, R3 - wahrnimmt. Das Gate G des Triacs S ist mit einem parallel zum Widerstand R3 liegenden Spannungsteilerstrang 15 verbunden, in dem ein weiterer Widerstand R4 liegt.

Das Gate des Triacs S ist über einen Optokoppler OK3/4 mit dem parallel zum Widerstand R1 verlaufenden Spannungsteilerstrang 15 verbunden. Der Optokoppler umfaßt eingangsseitig zwei Leucht­ dioden OD3, OD4, die antiparallel in zwei Strängen des Stromsen­ sorkreises 14 liegen, und ausgangsseitig einen Fototriac OTr, der den Leuchtdioden zugeordnet ist. Der Spannungsabfall an dem Widerstand R1 ist über den Spannungsteiler im Verhältnis R1/ (R1 + R2 + R3) reduziert, jedoch so bemessen, daß die Spannung an R1 ausreichend hoch ist, um über den Triac OTr den Triac S so anzusteuern, daß dieser in den leitenden Zustand versetzt wird. Ohne Fließen eines Ausgangsstroms Ia ist der Triac S im hoch­ ohmigen Zustand und überbrückt die Widerstände R1, R2, R3 nicht. Sobald ein Ausgangsstrom Ia oberhalb eines Grenzwertes einen Spannungsabfall am Widerstand R5 bewirkt, fließt Strom im Strom­ sensorkreis 14, der durch den Widerstand R6 begrenzt ist. Der Strom fließt durch die Leuchtdioden OD3 und OD4, deren Lichtemission den zugehörigen Fototriac OTr ansteuert. Dies bewirkt, daß der Triac S leitend wird und die Widerstände R1, R2, R3 überbrückt. Im übrigen sind die gleichen Funktionen gege­ ben wie in der Ausführung nach Fig. 4.

Fig. 6 weist einige Übereinstimmungen mit den Fig. 4 und 5 auf. Die Wechselspannungsquelle N und der Transformator T sind in gleicher Weise wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Glei­ che Einzelheiten sind mit den gleichen Bezugsziffern gekenn­ zeichnet. Auf die entsprechenden Beschreibungen wird insoweit Bezug genommen. Mit der Primärspule Le des Transformators ist ein als Triac ausgeführter Schalter S in Reihe geschaltet. Das Gate dieses Triacs S wird angesteuert durch einen Optokoppler OK6 mit Triacausgang. Ein Widerstand R4₁ begrenzt den Gatestrom des Triac S, ein Widerstand R4₂ hält das Gate im Ruhezustand auf Nullspannung. Die Stromsensorschaltung umfaßt hier nur zwei Dioden D1, D2, die antiparallel zum Widerstand R5 geschaltet sind. Parallel zur Ausgangsspule La liegt ein Kondensator C7. Dieser bipolare Kondensator C7 schließt vorhandene Oberwellen kurz und verhindert in Verbindung mit einem an den Klemmen 1, 3 angeschlossenen Netzgerät für eine Gegensprechanlage Nebenge­ räusche in den Telefonhörern und im Türlautsprecher. Die Stromsensorschaltung schaltet über einen Vorwiderstand R6 und noch im einzelnen zu erklärende Ansteuerungsmittel den Schalter S zur Überbrückung der Vorwiderstände R1, R2 im Primärkreis. Die Widerstände R1, R2, R4₁, R4₂ bilden eine Stromteilerschaltung. Die Ansteuerung des Schalters S erfolgt über einen Fototransi­ stor OT1, der in Reihe zu den Widerständen R4₁, R4₂ liegt und Teil des Optokopplers OK6 ist, der ferner eine Fotodiode OD1 im Primärkreis aufweist. Wegen der geringen Spannung an den Dioden D1, D2 der Stromsensorschaltung ist ein Transistor T1 zur Be­ stromung der Fotodiode OD1 vorgesehen. Zur Stromversorgung des Stromsensors dienen eine Diode D3 und ein Kondensator C1, der zwischen der Diode D3 und dem Emitter des Transistors T1 liegt. Ein weiterer Kondensator C2 liegt an der Diode D3 und dem Kol­ lektor des Transistors T1. Wenn der Transistor T1 leitet, spei­ chert die Parallelschaltung der Kondensatoren C1, C2 so viel Energie, daß die Bestromung der Fotodiode OD1 bis über den An­ fang der von D3 gesperrten Halbwelle oder länger gesichert ist. Der den Schalter S bildende Triac muß in dieser Halbwelle gezün­ det werden, obwohl über die Diode D3 jetzt kein Strom fließen kann.

Parallel zum Kondensator C2 liegt ein Widerstand R12. In Reihe mit der Fotodiode OD1 liegt ein weiterer Widerstand R7, dessen Funktion später erläutert wird.

An der Ausgangsspule La des Transformators T ist außer den Klem­ men 1 und 3 noch eine weitere Klemme 2 zum Abgriff einer Teil­ spannung vorgesehen. Während beispielsweise zwischen den Klemmen 1 und 3 12 V anliegt, kann zwischen den Klemmen 2 und 3 8 V anlie­ gen. An den Klemmen 1 und 3 liegt ein Netzgerät für eine ein­ fache Türsprechanlage, das eine Gleichrichterschaltung mit Di­ oden D4, Kondensatoren C3, C4, C8 und einem 8 V-Spannungsregler IC2 umfaßt und eine 8 V-Gleichspannung an den Klemmen 6 und 7 darstellt. Es ist weiterhin eine Stromsensorschaltung aus einer Diode D6 und einem Widerstand R8 vorgesehen, die über Transisto­ ren T2, T3 mit zugeordneten Widerständen R9, R10, R11 und eine Diode D7 die Leuchtdiode OD6 des Optokopplers OK6 bestromt. Bei Gleichstromanforderung durch ein Abheben eines Telefonhörers (der Gabelschalter des Telefons schaltet das Telefon in die Anlage) wird über die Transistoren T2, T3 und die Diode D7 die Leuchtdiode OD6 des Optokopplers bestromt und der speisende Netztransformator T für die Dauer des Gleichstroms eingeschal­ tet. Das Betätigen eines Klingeltasters oder eines Türöffners kann der Transformator unmittelbar durch das Aufschalten der Wechselstromlast an den Klemmen 4, 6 erkennen.

Claims (15)

1. Schaltung für einen Klingel- oder Sprechanlagentransforma­ tor (T), der eine Primärspule (Le) umfaßt, die dauernd an einer Wechselspannungsquelle (N) mit einer Klemmenspannung (Un) angeschlossen ist, und der eine Sekundärspule (La) umfaßt, an der ein Verbraucher/eine Last aufschaltbar ist, wobei in der Eingangsbeschaltung des Transformators, d. h. im Primärkreis (11) die Primärspule (Le) in Reihe mit einem Vorwiderstand (Rv) geschaltet ist und parallel zum Vor­ widerstand (Rv) ein Überbrückungszweig (12) mit einem Schaltelement (S) vorgesehen ist und wobei in der Ausgangs­ beschaltung des Transformators, d. h. im Sekundärkreis (13) die Sekundärspule (La) in Reihe mit einer Stromsensorschaltung (I) geschaltet ist, die eine Ansteuerung für den Schalter (S) bildet, wobei im Leerlaufbetrieb, d. h. wenn der Se­ kundärkreis (13) unterbrochen ist, das Schaltelement (S) unterbrochen ist, so daß an der Primärspule (Le) nur eine Teilspannung der Klemmenspannung (Un) als Eingangspannung (Ue) abfällt und wobei im Lastbetrieb, d. h. wenn der Se­ kundärkreis (13) durch den Verbraucher/die Last geschlossen ist, das Schaltelement (S) geschlossen ist, so daß an der Primärspule (Le) die Klemmenspannung (Un) der Wechselspan­ nungsquelle (N) als Eingangsspannung anliegt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Primärkreis (11) in Reihe zum Vorwiderstand (Rv) ein weiterer Schalter (S2) angeordnet ist und daß im Primär­ kreis (11) parallel zum Vorwiderstand (Rv) eine Zeittakt­ schaltung (MC) vorgesehen ist, die den weiteren Schalter (S2) zeitgetaktet schließt. (Fig. 3)

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeittaktschaltung (MC) in Reihe mit einem Vor­ widerstand (R2) und einem Kondensator (C2) insbesondere parallel zur Reihenschaltung aus Primärspule (Le) und Vor­ widerstand (Rv) liegt.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsensorschaltung (I) einen Widerstand (R5) im Sekundärkreis (13) und dazu parallel geschaltete Doppeldio­ den (D1, D2; D3, D4), die zueinander antiparallel geschal­ tet sind, umfaßt, wobei der Widerstand (R5) in einem Strom­ sensorkreis (14) liegt, der einen Schaltkreis für das Schaltelement (S) ansteuert. (Fig. 4, Fig. 5)

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsensorschaltung (I) einen Widerstand (R5) im Sekundärkreis (13) und zwei dazu parallelgeschaltete Ein­ zeldioden (D1, D2), die zueinander antiparallel geschaltet sind, umfaßt, wobei der Widerstand (R5) in einem Stromsen­ sorkreis (14) liegt, der einen Schaltkreis für das Schalt­ element (S) ansteuert. (Fig. 6)

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromsensorkreis (14) vom Schaltkreis für das Schaltelement (S) galvanisch getrennt ist.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Widerstand (R6) zur Strombegrenzung im Stromsensorkreis (14) liegt.

8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (S) ein Relais (R) umfaßt, das von einem Relaistreiber (Tr) angesteuert wird, welcher an der Ausgangsspannung (Ua) des Transformators (T) anliegt und seinerseits von der Stromsensorschaltung (I) angesteuert wird (Fig. 2).

9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrooptischer Schalter (Optokoppler) im Strom­ sensorkreis (14) liegt, der das Schaltelement (S) ansteu­ ert. (Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6)

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (S) ein Triac ist, dessen Gate mit der Empfängerseite des elektrooptischen Schalters verbunden ist.

11. Schaltung nach einem der Anprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand (Rv) aus einer Mehrzahl von Teil­ widerständen (R1, R2, R3) besteht, und parallel zu einem der Teilwiderstände (R1) ein Stromteilerstrang (15) ge­ bildet ist, in dem zumindest ein Widerstand (R4) liegt, und der elektrooptische Schalter empfängerseitig im Stromtei­ lerstrang (15) liegt.

12. Schaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrooptische Schalter eingangsseitig zwei im Stromsensorkreis (14) liegende antiparallel geschaltete Leuchtdioden (OD1, OD2) und ausgangsseitig zwei in par­ allelen Strängen (16, 17) des Stromteilerstrangs (15) lie­ gende antiparallel geschaltete Fototransistoren (OT1, OT2) und Dioden (D5, D6) umfaßt, die miteinander zwei Optokopp­ ler (OK1/OK2) bilden (Fig. 4).

13. Schaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrooptische Schalter (OK2) eingangsseitig zwei im Stromsensorkreis (14) liegende Leuchtdioden (OD3, OD4) und ausgangsseitig einen im Spannungsteilerstrang (15) liegenden Fototriac (OTr) umfaßt, die miteinander einen Optokoppler (OK3/4) bilden (Fig. 5).

14. Schaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrooptische Schalter eingangsseitig eine im Stromsensorkreis (14) liegende Leuchtdiode (OD6), die von einem Transistor (T1) angesteuert wird, und ausgangsseitig einen im Stromteilerstrang (15) liegenden Fototransistor (OT6) umfaßt, die miteinander einen Optokoppler (OK6) bil­ den. (Fig. 6)

15. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an den Klemmen (1, 3) des Transformators (T) ein Gleichrichter und eine weitere Stromsensorschaltung (D6, R8) angeschlossen ist, und die Stromsensorschaltung über zumindest einen Transistor (T2, T3) und zumindest eine Diode (D5, D7) mit dem Stromsensorkreis (14) verbunden ist.