DE102007025243B3

DE102007025243B3 - Digital input circuit has electrical input for detecting input direct current voltage, and output-side electrical switching contact is provided for outputting digital switching signal

Info

Publication number: DE102007025243B3
Application number: DE102007025243A
Authority: DE
Inventors: Markus Haspel; Bernd Hübsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2027-06-01

Abstract

The digital input circuit (1) has an electrical input (5) for detecting an input direct current voltage (UE). An output-side electrical switching contact (10) is provided for outputting the digital switching signal, if the input direct current voltage exceeds and falls below a given threshold voltage value. The series of connection are provided with a fixed voltage regulator (15), a light emitting diode of an optocoupler (8), a current-limiting element for limiting the input current of a current value and a voltage-dependent switching element.

Description

Die Erfindung betrifft eine digitale Eingangsschaltung, welche einen elektrischen Eingang zur Erfassung einer Eingangsgleichspannung und einen ausgangsseitigen elektrischen Schaltkontakt zur Ausgabe eines digitalen Schaltsignals aufweist, wenn die Eingangsgleichspannung einen vorgebbaren Schwellenspannungswert übersteigt oder unterschreitet. Die digitale Eingangsschaltung weist weiterhin ein spannungsabhängiges Schaltelement zur Festlegung des Schwellenspannungswertes und einen Optokoppler mit einer eingangsseitigen Leuchtdiode und einem ausgangsseitigen photosensitiven Schaltelement zur galvanischen Trennung auf. Die Leuchtdiode ist in Reihe zum spannungsabhängigen Schaltelement geschaltet. Das photosensitive Schaltelement ist mit dem elektrischen Schaltkontakt verbunden. Die Reihenschaltung aus dem spannungsabhängigen Schaltelement und dem Optokoppler ist mit dem elektrischen Eingang verbunden.The The invention relates to a digital input circuit, which has a electrical input for detecting a DC input voltage and an output side electrical switching contact for output a digital switching signal, if the input DC voltage exceeds or falls below a predefinable threshold voltage value. The digital input circuit also has a voltage-dependent switching element for establishing the threshold voltage value and an optocoupler with an input-side LED and an output side Photosensitive switching element for galvanic isolation on. The light-emitting diode is in series with the voltage-dependent switching element connected. The photosensitive switching element is connected to the electrical Switching contact connected. The series connection of the voltage-dependent switching element and the optocoupler is connected to the electrical input.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektronische Baugruppe mit zumindest einer derartigen digitalen Eingangsschaltung.The The invention further relates to an electronic assembly with at least such a digital input circuit.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Busmodul zum Anschließen an ein Bussystem mit einem übergeordneten Steuergerät. Das Busmodul weist eine Stromversorgung, eine derartige elektronische Baugruppe und eine Schnittstelle zur datentechnischen Übertragung jeweils eines digitalen Ausgabewertes der jeweiligen Eingangsschaltungen an das übergeordnete Steuergerät auf.Farther The invention relates to a bus module for connection to a bus system with a parent Control unit. The bus module has a power supply, such electronic Module and an interface for data transmission each of a digital output value of the respective input circuits to the parent control unit on.

Schließlich betrifft die Erfindung ein Steuergerät, insbesondere einen Prozess- oder Leitrechner, welcher zumindest eine derartige elektronische Baugruppe zur Erfassung zumindest einer Eingangsgleichspannung aufweist.Finally, concerns the invention a control device, in particular a process or control computer, which at least Such an electronic assembly for detecting at least one Has input DC voltage.

Die bekannten digitalen Eingangsschaltungen dienen zur Erfassung von digitalen Schaltzuständen für elektronische Steuergeräte. Sie wandeln eine anliegende Eingangsgleichspannung in einen digitalen Ausgabewert, insbesondere in einen binären Ausgabewert, um. Typischerweise wird der binäre Ausgabewert durch eine logische „1" oder eine logische „0" interpretiert. Die maximalen Eingangsgleichspannungen liegen z. B. bei 24 V, 36 V, 48 V, 72 V oder 110 V. Die maximale Eingangsgleichspannung kann für besondere Anwendungen auch größer sein, wie z. B. 400 V.The known digital input circuits are used for the detection of digital switching states for electronic ECUs. They convert an applied DC input voltage into a digital one Output value, in particular in a binary output value, um. typically, becomes the binary output value interpreted by a logical "1" or a logical "0". The maximum input DC voltages are z. At 24V, 36V, 48 V, 72 V or 110 V. The maximum input DC voltage can for special Applications also be bigger, like z. B. 400 V.

Üblicherweise wird an einem jeweiligen elektrischen Eingang der bekannten digitalen Eingangsschaltungen eine Schaltspannung erfasst, die z. B. von schaltenden Sensoren, betätigten Schaltern oder dergleichen stammt. Insbesondere wird zur Erzeugung der externen Schaltspannung eine bereits vorliegende Versorgungsgleichspannung, wie z. B. eine 24 V-, 36 V-, 48 V-, 72 V- oder 110 V-Versorgungsgleichspannung, verwendet.Usually is at a respective electrical input of the known digital Input circuits detected a switching voltage, the z. B. of switching Sensors, actuated Switches or the like comes. In particular, for the production the external switching voltage an already existing DC supply voltage, such as B. a 24 V, 36 V, 48 V, 72 V or 110 V DC supply voltage, used.

Die bekannten digitalen Eingangsschaltungen erfüllen gegenwärtig nicht alle technischen Anforderungen, wenn sie in einer rauen Industrieumgebung eingesetzt werden. Werden beispielsweise mehrere digitale Eingangsschaltungen auf einer elektronischen Baugruppe auf engem Raum zusammengefasst, so kann, insbesondere bei einer hohen Eingangsgleichspannung und trotz kleiner Eingangsströme, die Verlustleistung in den elektronischen Bauteilen zu einer großen Erwärmung in dem Gehäuse führen. Dies ist besonders kritisch, wenn die Funktionsfähigkeit der digitalen Eingangsschaltungen innerhalb eines großen Temperaturbereichs, wie z. B. von –40°C bis +85°C, gewährleistet sein muss.The known digital input circuits do not currently meet all the technical Requirements when used in a harsh industrial environment become. For example, become multiple digital input circuits summarized on an electronic assembly in a small space, so can, especially at a high input DC voltage and despite small input currents, the power dissipation in the electronic components to a large warming in the housing to lead. This is especially critical when the functionality of the digital input circuits within a big one Temperature range, such. B. from -40 ° C to + 85 ° C, must be guaranteed.

Bei einigen digitalen Eingangsschaltungen nach dem Stand der Technik wird eine kurzzeitige dynamische Erhöhung des Eingangsstroms in Form eines Stromimpulses gefordert, um z. B. eine Reinigung der an den jeweiligen Eingängen der digitalen Eingangsschaltungen angeschlossenen externen Schaltkontakte zu bewirken. Der kurzzeitige Stromimpuls entfernt zumindest einen Teil der sich auf den Schaltkontakten gebildeten Oxidschicht. Die Einprägung des kurzfristigen Stromimpulses erfolgt bei Überschreitung des Schwellenspannungswertes, das heißt bei einem Wechsel von einem logischen „0"-Ausgabewert zu einem logischen „1"-Ausgabewert.at some digital input circuits according to the prior art is a momentary dynamic increase of the input current in Form of a current pulse required to z. B. a cleaning of at the respective entrances the digital input circuits connected external switch contacts to effect. The momentary current pulse removes at least one Part of the oxide layer formed on the switch contacts. The impressing the short-term current pulse occurs when exceeding the threshold voltage value, the is called upon a transition from a logical "0" output value to a logical "1" output value.

Maßgeblich für die Höhe der Verlustleistung ist die Spannungsabhängigkeit des Eingangsstromes einer digitalen Eingangsschaltung. Der Bereich der Eingangsgleichspannung, der als logischer „1"-Ausgabewert interpretiert wird, kann – je nach Anforderung an die zu erfassende nominale Eingangsgleichspannung – Spannungswerte im Bereich von ca. 150 V bis 400 V erreichen. In der Regel ist es notwendig, die am elektrischen Eingang anliegende vergleichsweise hohe Eingangsgleichspannung mittels Spannungsteilung auf niedrigere Spannungswerte umzusetzen. Diese Eingangsgleichspannung kann dann von herkömmlichen analogen und digitalen Bauelementen signaltechnisch weiterverarbeitet werden. Typischerweise liegen die Versorgungsspannungen derartiger Bauelemente bei 5 V oder 12 V.decisive for the height of Power loss is the voltage dependence of the input current digital input circuit. The range of the input DC voltage, which is interpreted as a logical "1" output value can, can - ever as required by the nominal DC input voltage to be detected - voltage values in the range of about 150 V to 400 V. It is usually necessary, the voltage applied to the electrical input comparatively high input DC voltage by voltage division to lower Implement voltage values. This input DC voltage can then from usual analog and digital components signal processing further processed become. Typically, the supply voltages are more so Components at 5 V or 12 V.

Bei der Dimensionierung eines Spannungsteilers muss ein Kompromiss bei der Festlegung des Schwellenspannungswertes und des dabei fließenden Eingangsstromes gefunden werden. Wird z. B. die digitale Eingangsschaltung in der Weise dimensioniert, dass ein geforderter Mindesteingangsstrom, wie z. B. 2 mA, bereits bei einem vergleichsweise niedrigen Schwellenspannungswert fließen muss, so steigt mit weiter zunehmender Eingangsgleichspannung der Eingangstrom an. Die auftretenden Verlustleistungen können dabei sehr schnell die zulässigen Werte für die elektronischen Bauelemente überschreiten bzw. entsprechend aufwändige raumgreifende Kühlmaßnahmen erfordern. Wird andererseits die digitale Eingangsschaltung für einen vergleichsweise hohen Eingangsgleichspannungsbereich dimensioniert und der geforderte Mindesteingangsstrom erst bei vergleichsweise hohen Spannungswerten erreicht, so kann es sein, dass der Eingangsstrom nicht mehr zum Erkennen eines logischen „1"-Ausgabewertes ausreicht. Denn auch wenn die an liegende Eingangsgleichspannung größer ist als der festgelegte Schwellenspannungswert, so kann der fließende Eingangsstrom zu gering sein, um eine sich an den Kontaktflächen des externen Schaltkontaktes gebildete Oxidschicht zu durchschlagen. In diesem Fall gibt die digitale Eingangsschaltung fälschlicherweise einen „0"-Ausgabewert anstelle eines „1"-Ausgabewertes aus.When sizing a voltage divider, a compromise must be found in defining the threshold voltage value and the input current flowing through it. If z. B. the digital input circuit dimensioned in such a way that a required minimum input current, such. B. 2 mA, already at a comparatively low threshold voltage value must flow, so increases with increasing input Gleichspan the input current. The occurring power losses can very quickly exceed the permissible values for the electronic components or correspondingly require extensive space-consuming cooling measures. If, on the other hand, the digital input circuit is dimensioned for a comparatively high DC input voltage range and the required minimum input current is reached only at comparatively high voltage values, then it may be that the input current is no longer sufficient to detect a logical "1" output value, because even if the input DC voltage is present is greater than the established threshold voltage value, the input current flowing may be too low to penetrate an oxide layer formed on the contact pads of the external switch contact, in which case the digital input circuit will erroneously output a "0" output instead of a "1". Output value.

Ein weiteres Problem ist die Temperaturabhängigkeit des Eingangsstromes. Typischerweise werden Halbleiterelemente in der digitalen Eingangsschaltung verwendet, die in den meisten Fällen eine Abhängigkeit sowohl von der Umgebungstemperatur als auch von der durch die Verlustleistung entstehenden Eigenerwärmung in den elektronischen Schaltungskomponenten aufweisen. Die aus der temperaturabhängigen Varianz des Eingangsstromes resultierende Schaltunschärfe erfordert je nach Anwendung einen Kompromiss zwischen Eingangsstrom und Verlustleistung. So kann es für eine geforderte hohe Schaltgenauigkeit erforderlich sein, eine entsprechend hohe Verlustleistung der Bauelemente bei einem entsprechend hohen Kühlaufwand in Kauf zu nehmen.One Another problem is the temperature dependence of the input current. Typically, semiconductor elements in the digital input circuit used that in most cases a dependency both from the ambient temperature and by the power loss resulting self-heating in the electronic circuit components. The from the temperature-dependent Variance of the input current resulting switching uncertainty requires Depending on the application, a compromise between input current and power loss. So it can be for a required high switching accuracy be required, a corresponding high power loss of the components at a correspondingly high cooling requirements to accept.

Aus dem Stand der Technik ist weiterhin ein Digitaleingang der Simatic S7-Baugruppe der Anmelderin bekannt. Diese Baugruppe löst bereits zum Teil die zuvor genannten Probleme. Bei diesem Digitaleingang stabilisiert eine schaltbare Konstantstromquelle über einen weiten Spannungsbereich den Strom durch einen Optokoppler und durch eine Leuchtdiode (LED). Mit schaltbarer Konstantstromquelle ist in schaltungstechnischer Hinsicht ein Strombegrenzungselement gemeint, welches im eingeschalteten Zustand den durch es fließenden Strom auf einen vorgegebenen Stromwert begrenzt und im abgeschalteten Zustand sperrt. Der Optokoppler dient zur galvanischen Trennung der Eingangsschaltkreise der digitalen Eingangsschaltung von den Schaltkreisen einer nachgeschalteten elektronischen, insbesondere digitalen, Steuerung. Die LED dient zur Anzeige eines erfassten logischen „1"-Ausgabewertes. Die Konstantstromquelle wird erst bei Überschreiten des Schwellenspannungswertes zugeschaltet. Für Eingangsgleichspannungen unterhalb des Schwellenspannungswertes fließt nur ein geringfügiger Leckstrom. Ist die Konstantstromquelle eingeschaltet, so steuert der Optokoppler durch und signalisiert an seinem Ausgang einen logischen „1"-Ausgabewert. Ströme, die durch die elektronischen Bauteile des Schaltungsteils der Schaltschwelle fließen, fließen als Querströme zum Hauptstrompfad vorbei. Sie sind folglich spannungsabhängig und maßgeblich verantwortlich für den Anstieg der Verlustleistung mit zunehmender Eingangsgleichspannung.Out The state of the art is still a digital input of Simatic S7 module known to the applicant. This module already releases partly the problems mentioned above. At this digital input stabilizes a switchable constant current source via a wide voltage range, the current through an optocoupler and through a light emitting diode (LED). With switchable constant current source is in circuit terms, a current limiting element is meant, which in the on state the current flowing through it a predetermined current value limited and in the off state locks. The optocoupler is used for galvanic isolation of the input circuits the digital input circuit of the circuits of a downstream electronic, in particular digital, control. The LED is used for displaying a detected logical "1" output value will only be exceeded the threshold voltage value switched on. For input DC voltages below the threshold voltage value, only a slight leakage current flows. If the constant current source is switched on, then the optocoupler controls and signals a logical "1" output value at its output through the electronic components of the circuit part of the switching threshold flow, flow as cross currents over to the main road. They are therefore voltage dependent and decisively responsible for the increase in power loss with increasing input DC voltage.

Aus dem Stand der Technik ist weiterhin eine sogenannte „DIORAIL"-Schaltung der Fa. Lütze AG bekannt, welche bei Aufschalten einer Eingangsgleichspannung einen kurzeitig erhöhten Eingangsstrom mittels eines dynamischen Eingangswiderstandes erzeugt. Dieser dynamische Eingangswiderstand besteht aus einer Transistorschaltung, welche einen den Strom begrenzenden Vorwiderstand kurzzeitig parallel zu einem Pfad aus einem Widerstand, einem Optokoppler und aus einer Zenerdiode schaltet. Der dynamische Strom ist dabei nicht von der Schwellenspannung abhängig. Die weitere Auswerteschaltung besteht aus dem Widerstand in Reihe zu dem Optokoppler und der Zenerdiode. Bei beiden Bauteilen ist der Eingangsstrom jedoch spannungs- und temperaturabhängig.Out The prior art is still a so-called "DIORAIL" circuit of the Fa. Lütze AG announced which when switching on a DC input voltage a short time increased Input current generated by means of a dynamic input resistance. This dynamic input resistor consists of a transistor circuit, which a current limiting resistor in parallel for a short time to a path of a resistor, an optocoupler and a Zener diode switches. The dynamic current is not of the threshold voltage dependent. The further evaluation circuit consists of the resistor in series to the optocoupler and zener diode. For both components however, the input current is voltage and temperature dependent.

Aus der EP 1 294 095 A2 ist eine zwischen einem logischen Sensor und einer logischen Eingangsisolationsbarriere eines Verarbeitungskreises angeordnete Interfaceschaltung bekannt. Diese weist ein Schutzelement gegen Eingangsüberspannungen, einen Strombegrenzungskreis mit einer Reihenschaltung zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss der Interfaceschaltung, und eine Steuerstufe auf, welche parallel zu einem zu steuernden galvanischen Isolierelement vorgesehen ist, um dessen logische Zustände zu steuern, wobei der Ausgang der Interfaceschaltung zur Verbindung mit dem galvanischen Isolationselement adaptiert ist und wobei die Steuerstufe den Betrieb des galvanischen Isolationselements unter bindet, wenn ein Eingangsstrom kleiner ist als eine vorgegebene Schwelle.From the EP 1 294 095 A2 For example, an interface circuit disposed between a logic sensor and a logic input isolation barrier of a processing circuit is known. This has a protection element against input overvoltages, a current limiting circuit with a series connection between an input terminal and an output terminal of the interface circuit, and a control stage which is provided in parallel with a galvanic insulating element to be controlled to control its logic states, the output of the interface circuit for Connection is adapted to the galvanic isolation element and wherein the control stage binds the operation of the galvanic isolation element when an input current is less than a predetermined threshold.

Aus der EP 1 562 292 A1 ist ein Bedienfeld für ein elektronisches Haushaltsgerät bekannt. Dieses Bedienfeld enthält mehrere Bedienelemente zum Eingeben von Stellwerten in eine Steuerung des elektronischen Gerätes und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen von eingegebenen Stellwerten. Die Bedienelemente weisen wenigstens ein Bedienelement einer ersten Art und wenigstens ein Bedienelement einer zweiten Art auf. Das wenigstens eine Bedienelement der zweiten Art ist ein Berührungsschalter mit einem digitalen Ausgangssignal. Zwischen die Steuerung und das Bedienelement ist eine Transistorschaltung geschaltet. Diese adaptiert das Schaltverhalten des Bedienelements der zweiten Art an das Schaltverhalten des wenigstens einen Bedienelements der ersten Art.From the EP 1 562 292 A1 a control panel for a household electronic device is known. This control panel includes a plurality of controls for inputting control values to a controller of the electronic apparatus and a display unit for displaying input control values. The controls have at least one control element of a first type and at least one control element of a second type. The at least one control element of the second type is a touch switch with a digital output signal. Between the controller and the operating element, a transistor circuit is connected. This adapts the switching behavior of the control element of the second type to the Switching behavior of the at least one control element of the first kind.

Aus der EP 0 337 396 A2 ist ein Zweileitungs-Detektionssystem mit Selbstdiagnosemitteln bekannt, welches einen Sensor und einen Controller aufweist. Der Sensor enthält variable Widerstandsmittel, um in den genannten Leitungen einen ersten Strompegel zu erhalten, wenn ein erster Zustand detektiert wird, und einen zweiten Strompegel zu erhalten, wenn ein zweiter Zustand detektiert wird. Der Controller weist Stromdetektionsmittel auf, um den ersten Strompegel, den zweiten Strompegel und einen dritten, vom ersten und zweiten Strompegel verschiedenen Strompegel zu detektieren. Weiterhin enthält der Controller Ausgabemittel zur Ausgabe eines ersten Ausgangssignals, wenn der erste Strompegel detektiert wurde, und zur Ausgabe eines zweiten Ausgangssignals, wenn der zweite Strompegel detektiert wurde. Des Weiteren sind Detektionsmittel vorgesehen, die im Falle einer Detektion eines anormalen Zustandes ein anormales Ausgangssignal bereitstellen, wenn der dritte Strompegel von den Stromdetektionsmitteln detektiert wurde.From the EP 0 337 396 A2 For example, a two-wire detection system with self-diagnostic means is known which has a sensor and a controller. The sensor includes variable resistance means for obtaining a first current level in said lines when a first state is detected and for obtaining a second level of current when a second state is detected. The controller has current detection means for detecting the first current level, the second current level and a third current level different from the first and second current levels. Furthermore, the controller includes output means for outputting a first output signal when the first current level has been detected and for outputting a second output signal when the second current level has been detected. Furthermore, detection means are provided which, in the event of detection of an abnormal state, provide an abnormal output signal when the third current level has been detected by the current detection means.

Aus der EP 0 340 596 A1 ist ein Halleffekt-Positionssensorsystem bekannt, welches lediglich eine Versorgungslei tung zwischen einer Halleffekt-Schaltvorrichtung und einer entfernt angeordneten Energiequelle benötigt. Ein Signalausgang der Halleffekt-Schaltvorrichtung ist in unmittelbarer Nähe mit der Versorgungsleitung verbunden. Des Weiteren ist ein Widerstand vorgesehen derart, dass ein Mikroprozessor dazu in die Lage versetzt wird, ein Ausgangssteuersignal bereitzustellen, welches Positionsinformationen enthält, wobei der Mikroprozessor das Ausgangssignal der Halleffekt-Schaltvorrichtung auf der Versorgungsleitung auswertet.From the EP 0 340 596 A1 For example, a Hall effect position sensor system is known which requires only one supply line between a Hall effect switching device and a remote power source. A signal output of the Hall effect switching device is connected in close proximity to the supply line. Furthermore, a resistor is provided such that a microprocessor is enabled to provide an output control signal containing position information, the microprocessor evaluating the output signal of the Hall effect switching device on the supply line.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine digitale Eingangsschaltung anzugeben, die bei einem gleichen Eingangsspannungsbereich eine geringere Verlustleistung aufweist.It it is an object of the invention to provide a digital input circuit which at a same input voltage range, a lower power loss having.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine temperaturstabilere digitale Eingangsschaltung anzugeben.It Another object of the invention is a more temperature stable specify digital input circuit.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer digitalen Eingangsschaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der digitalen Eingangsschaltung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 genannt.The The object of the invention is provided with a digital input circuit solved with the features of claim 1. Advantageous embodiments the digital input circuit are in the dependent claims 2 to 6 called.

Erfindungsgemäß weist die digitale Eingangsschaltung eine Reihenschaltung auf, die aus einem Festspannungsregler, aus der Leuchtdiode des Optokopplers, aus einem Strombegrenzungselement zur Begrenzung eines Eingangsstromes auf einen ersten Stromwert und aus dem spannungsabhängigen Schaltelement besteht.According to the invention the digital input circuit on a series circuit consisting of a Fixed voltage regulator, from the light-emitting diode of the optocoupler, from a Current limiting element for limiting an input current a first current value and consists of the voltage-dependent switching element.

Durch den Festspannungsregler wird vorteilhaft der Arbeitspunkt der digitalen Eingangsschaltung stabilisiert. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch das Strombegrenzungselement der Eingangsstrom über einen vorgebbaren spezifizierten Temperaturbereich nahezu konstant gehalten werden kann. Mittels des spannungsabhängigen Schaltelementes ist in einfacher Weise die Einschaltschwelle der digitalen Eingangsschaltung festlegbar. Ist beispielsweise die Eingangsgleichspannung kleiner als der Schwellenspannungswert, so fließt kein nennenswerter Strom in den elektrischen Eingang. Der Optokoppler schaltet folglich nicht durch, und es wird ein „0"-Ausgabewert ausgegeben. Das spannungsabhängige Schaltelement wird folglich erst bei dem vorgegebenen Schwellenspannungswert leitend und begrenzt dann die über ihm abfallende Spannung auf den Schwellenspannungswert.By the fixed voltage regulator is advantageously the operating point of the digital Input circuit stabilized. Another advantage is that through the Current limiting element of the input current over a specifiable specified Temperature range can be kept almost constant. By means of the voltage-dependent Switching element is in a simple way the switch-on of digital input circuit can be specified. Is for example the input DC voltage less than the threshold voltage value, no appreciable current flows in the electrical input. Consequently, the optocoupler does not switch through, and it will output a "0" output value. The voltage-dependent Switching element is therefore only at the predetermined threshold voltage value conductive and then limits the over voltage dropping to the threshold voltage value.

Mit dem Festspannungsregler wird die Spannungsabhängigkeit des Eingangsstromes quasi ausgeblendet. Der Festspannungsregler weist den einzigen Querstrompfad auf. Da dieser vergleichsweise hochohmig ausgeführt sein kann, ist der Anstieg der Verlustleistung in Abhängigkeit von der Eingangsgleichspannung auch wesentlich geringer. Alle anderen Bauelemente liegen in Reihe zum Hauptstrompfad und tragen daher nicht zu weiteren verlustleistungsbehafteten Querströmen bei. Die über diese Bauelemente abfallende Verlustleistung ist vergleichsweise gering. Da die Änderungen des Eingangsstromes über einen weiten Spannungsbereich und einen weiten Temperaturbereich, insbesondere über einen Bereich von –40°C bis +85°C, gering sind, sind auch die Änderungen der Verlustleistungen bei den üblichen Eingangsspannungsbereichen gering. Die erfindungsgemäße digitale Eingangsschaltung kann im Vergleich zu einem herkömmlichen Simatic-Digitaleingang daher in einem erweiterten Temperaturbereich eingesetzt werden.With the fixed voltage regulator becomes the voltage dependence of the input current virtually hidden. The fixed voltage regulator has the only cross current path on. Since this can be carried out comparatively high impedance, the increase the power loss depending from the input DC voltage also much lower. All other Components are in line with the main current path and therefore carry not to further lossy cross currents at. The above these components falling power loss is relatively low. Because the changes of the input current via a wide voltage range and a wide temperature range, especially about a range of -40 ° C to + 85 ° C, low are also the changes the power losses at the usual Input voltage ranges low. The inventive digital Input circuit can be compared to a conventional one Simatic digital input therefore in an extended temperature range be used.

Diese beiden Eigenschaften der erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung, das heißt die Verwendung eines Festspannungsreglers und eines Strombegrenzungselementes, ermöglichen vorteilhaft eine einfache und preiswerte Schaltung.These both properties of the digital input circuit according to the invention, this means the use of a fixed voltage regulator and a current limiting element, enable advantageous a simple and inexpensive circuit.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass über einen vorgegebenen Eingangsspannungsbereich ein Großteil der noch anfallenden Verlustleistung an dem Festspannungsregler abfällt. Dieser ist bestimmungsgemäß dazu ausgelegt, je nach vorliegender Eingangsgleichspannung und folglich für unterschiedliche Bauteiltemperaturen und Verlustleistungen eine nahezu konstante Ausgangsgleichspannung bereitzustellen. In entsprechender Weise kann ein Gehäuse der digitalen Eingangsschal tung an die zu erwartende maximale Verlustleistung an den Festspannungsregler ausgelegt werden.Another advantage of the invention is that over a given input voltage range, a large part of the remaining power loss drops at the fixed voltage regulator. This is intended to provide a nearly constant DC output voltage depending on the existing DC input voltage and consequently for different component temperatures and power losses. In a corresponding manner, a housing of the digital input scarf tion to the expected maximum power loss to the hard be designed voltage regulator.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist ein zweites Strombegrenzungselement zur Begrenzung des Eingangsstromes auf einen zweiten Stromwert parallel zur Reihenschaltung aus dem Optokoppler und dem ersten Strombegrenzungselement geschaltet. Das zweite Strombegrenzungselement ist bei Überschreitung des Schwellenspannungswertes für eine vorgebbare Einschaltzeit einschaltbar.To A particularly advantageous embodiment is a second Current limiting element for limiting the input current to a second Current value parallel to the series connection of the optocoupler and the connected first current limiting element. The second current limiting element is in excess the threshold voltage value for a predefined switch-on time can be switched on.

Dadurch ist vorteilhaft eine Reinigung eines an dem elektrischen Eingang der digitalen Eingangsschaltung anliegenden externen Schaltkontaktes möglich. Die Lebensdauer des Schaltkontaktes wird vorteilhaft erhöht.Thereby it is advantageous to clean one at the electrical input The digital input circuit adjacent external switching contact possible. The Life of the switching contact is advantageously increased.

Da der Festspannungsregler den Arbeitspunkt der digitalen Eingangsschaltung stabilisiert, ist auch der dynamische Strom in die digitale Eingangsschaltung nahezu unabhängig von der anliegenden Eingangsgleichspannung.There the fixed voltage regulator the operating point of the digital input circuit stabilized, is also the dynamic current in the digital input circuit almost independent from the applied DC input voltage.

Einer weiteren Ausführungsform zufolge liegt die Einschaltzeit in einem Bereich von 1 ms bis 100 ms, insbesondere in einem Bereich von 5 ms bis 10 ms.one another embodiment According to the switch-on time is in a range of 1 ms to 100 ms, especially in a range of 5 ms to 10 ms.

Wie sich gezeigt hat, genügt ein kurzfristig erhöhter Stromimpuls, um eine sich an den Schaltkontakten ausbildende Oxidschicht zu durchschlagen und diese dadurch zumindest teilweise zu entfernen.As has been shown is enough a short-term increased Current pulse, around an oxide layer forming on the switch contacts to penetrate and thereby at least partially remove them.

Insbesondere beträgt der zweite Stromwert das Zwei- bis Zehnfache, insbesondere das Vier- bis Fünffache, des ersten Stromwertes. Der erste Stromwert kann als stationärer Stromwert, der zweite Stromwert als dynamischer Stromwert betrachtet werden.Especially is the second current value is two to ten times, especially the four- up to five times, the first current value. The first current value can be used as stationary current value, the second current value can be considered as a dynamic current value.

Nach einer weiteren Ausführungsform weist der elektrische Eingang einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss auf. Der erste Anschluss ist zur Erfassung einer positiven Eingangsgleichspannung vorgesehen. Der zweite Anschluss liegt auf einem Bezugspotential, insbesondere auf dem Massepotential.To a further embodiment the electrical input has a first and a second electrical Connection to. The first port is for detecting a positive Input DC voltage provided. The second port is on a reference potential, in particular at the ground potential.

Insbesondere ist der Festspannungsregler eingangsseitig mit dem ersten Anschluss und ausgangsseitig mit dem Optokoppler oder dem ersten Strombegrenzungselement und gegebenenfalls mit dem zweiten Strombegrenzungselement verbunden.Especially the fixed voltage controller is on the input side with the first connection and on the output side with the optocoupler or the first current limiting element and optionally connected to the second current limiting element.

Des Weiteren ist das spannungsabhängige Schaltelement mit dem Bezugspotential und mit dem ersten Strombegrenzungselement oder dem Optokoppler und gegebenenfalls mit dem zweiten Strombegrenzungselement verbunden.Of Further is the voltage-dependent switching element with the reference potential and with the first current limiting element or the optocoupler and optionally with the second current limiting element connected.

Durch den Anschluss des spannungsabhängigen Schaltelementes an das Bezugspotential ist eine exakte Einstellung des Schwellenspannungswertes möglich.By the connection of the voltage-dependent Switching element to the reference potential is an exact setting the threshold voltage value possible.

Nach einer weiteren Ausführungsform der digitalen Eingangsschaltung liegt der Schwellenspannungswert im Bereich des 0,3- bis 0,7-fachen der nominalen Eingangsgleichspannung. Mit letzterer ist typischerweise eine positive Versorgungsspannung gemeint, welche mittels eines oder mehrerer Schaltkontakte, wie z. B. ein Schaltkontakt eines Näherungsschalters oder ein Relaiskontakt einer elektronischen Steuerung, an den ersten elektrischen Anschluss geschaltet wird.To a further embodiment the digital input circuit is the threshold voltage value in the range of 0.3 to 0.7 times the nominal DC input voltage. By the latter is typically meant a positive supply voltage which by means of one or more switching contacts, such. B. a Switching contact of a proximity switch or a relay contact of an electronic controller, to the first electrical connection is switched.

Im Besonderen ist die digitale Eingangsschaltung für Eingangsgleichspannungen bis 400 V ausgelegt. Dadurch können auch Eingangsgleichspannungen, die aus einer gleichgerichteten 230 V-Netzspannung abgeleitet werden, direkt mit der erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung verarbeitet werden.in the Special is the digital input circuit for input DC voltages designed to 400V. Thereby can also input DC voltages, which consist of a rectified 230 V mains voltage are derived, directly with the digital input circuit according to the invention are processed.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Festspannungsregler ein linearer Spannungsregler. Derartige Spannungsregler sind dazu ausgelegt, über einen weiten Spannungs- und Tempe raturbereich hinweg eine stabilisierte konstante Ausgangsspannung bereitzustellen.To a further embodiment the fixed voltage regulator is a linear voltage regulator. such Voltage regulators are designed to operate over a wide voltage range. and Tempe raturbereich across a stabilized constant output voltage provide.

Einer weiteren Ausführungsform zufolge ist das spannungsabhängige Schaltelement eine Zenerdiode.one another embodiment this is voltage-dependent Switching element a Zener diode.

Derartige Bauelemente sind in einer großen Typenvielfalt vorhanden. Durch entsprechende Bestückung der digitalen Eingangsschaltung mit einer Zenerdiode mit einer entsprechenden Zenerspannung, wie z. B. 18 V, ist es auf vorteilhaft einfache Weise möglich, die Schwellenspannung der digitalen Eingangsschaltung individuell einzustellen. Der Schwellenspannungswert entspricht dabei im Wesentlichen dem Wert der Zenerspannung.such Components are in a large variety of types available. By appropriate equipping of the digital input circuit with a zener diode having a corresponding zener voltage, such as z. B. 18 V, it is possible in an advantageously simple manner, the Set the threshold voltage of the digital input circuit individually. The threshold voltage value essentially corresponds to that Value of zener voltage.

Alternativ kann eine Reihenschaltung aus einer Vielzahl von Längsdioden zur Einstellung der Schwellenspannung verwendet werden. So beträgt die Längsspannung über einer Silizium-Diode ca. 0,7 V. Zur Einstellung eines Schwellenspannungswertes von 7 V würden in diesem Falle zehn Längsdioden benötigt werden. Mit Längsdiode ist eine in Flussrichtung betriebene Diode gemeint, während die Zenerdiode in Sperrrichtung betrieben wird.alternative may be a series connection of a plurality of longitudinal diodes used to set the threshold voltage. So the longitudinal voltage is over one Silicon diode approx. 0.7V would be used to set a threshold voltage value of 7V In this case ten longitudinal diodes are needed. With longitudinal diode is meant a diode operated in the flow direction, while the Zener diode is operated in the reverse direction.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist das erste Strombegrenzungselement eine geregelte Stromsenke auf Basis eines Sperrschicht-Transistors (JFET) und eines dazu in Reihe geschalteten Strommesswiderstandes, wobei die über den Strommesswiderstand abfallende Spannung zur Stromregelung auf das Gate des Sperrschicht-Transistors zurückgeführt ist. Die Kombination aus dem Sperrschicht-Transistor und dem Strommesswiderstand ermöglicht dabei vorteilhaft eine hochgenaue Stromregelung über einen weiten Temperaturbereich hinweg.According to a further embodiment, the first current limiting element is a regulated current sink based on a junction transistor (JFET) and a series-connected current measuring resistor, wherein the voltage drop across the current measuring resistor for current regulation is fed back to the gate of the junction transistor. The combination of the junction transistor and the current measuring resistor advantageously allows highly accurate current regulation over a wide temperature range.

Einer weiteren Ausführungsform zufolge ist das zweite Strombegrenzungselement eine Reihenschaltung aus einem Transistor und einem Widerstand. Zum zeit- und strombegrenzten Einschalten ist ein auf die Basis des Transistors rückgekoppeltes Di oden-/Widerstand-/Kondensatornetzwerk vorhanden. Der Transistor ist insbesondere ein Bipolar-Transistor.one another embodiment According to the second current limiting element is a series circuit from a transistor and a resistor. For time and current limited Turning on is fed back to the base of the transistor Di oden- / resistor / capacitor network available. The transistor is in particular a bipolar transistor.

Durch entsprechende schaltungstechnische Dimensionierung dieses Netzwerkes ist zum einen eine exakte Einschaltzeit für den dynamischen Eingangsstrom sowie zum anderen eine Rückkopplung zur Strombegrenzung des Eingangsstromes vorteilhaft möglich.By corresponding circuit-technical dimensioning of this network On the one hand, it is an exact switch-on time for the dynamic input current and on the other hand a feedback to the Current limitation of the input current advantageously possible.

Eine digitale Eingangsschaltung gemäß der Erfindung kann Bestandteil einer elektronischen Baugruppe sein. Diese wiederum kann beispielsweise ein Busmodul zum Anschließen an ein Bussystem mit einem übergeordneten Steuergerät sein, wobei das Busmodul eine Stromversorgung, eine derartige elektronische Baugruppe und eine Datenschnittstelle zur Übertragung jeweils eines digitalen Ausgabewertes der jeweiligen Eingangsschaltungen an das übergeordnete Steuergerät aufweist.A digital input circuit according to the invention can be part of an electronic module. These in turn For example, a bus module for connection to a bus system with a parent control unit be, wherein the bus module, a power supply, such electronic Module and a data interface for the transmission of one digital each Output value of the respective input circuits to the parent control unit having.

Das Busmodul kann weiterhin ein sogenanntes dezentrales I/O-Modul sein. Es kann eine Vielzahl derartiger Busmodule über eine gemeinsame Busleitung zu einem Profibus an das übergeordnete Steuergerät angeschlossen sein. Das übergeordnete Steuergerät kann beispielsweise ein Prozessrechner oder ein Leitrechner sein.The Bus module can also be a so-called decentralized I / O module. It can a plurality of such bus modules via a common bus line to a Profibus to the parent control unit be connected. The higher-level control unit can, for example be a process computer or a host computer.

Des Weiteren kann ein elektronisches Steuergerät, insbesondere ein Prozess- oder Leitrechner, zumindest eine derartige elektronische Baugruppe zur Erfassung mindestens einer Eingangsgleichspannung aufweisen.Of Furthermore, an electronic control unit, in particular a process control or host computer, at least one such electronic assembly for Have detected at least one input DC voltage.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigenThe Invention as well as advantageous embodiments of the invention further described below with reference to the following figures. Show it

1 beispielhaft einen ersten Stromverlauf und einen ersten Verlauf der Verlustleistung einer digitalen Eingangsschaltung nach dem Stand der Technik in Abhängigkeit von einer Eingangsgleichspannung, 1 by way of example a first current profile and a first course of the power loss of a digital input circuit according to the prior art as a function of a DC input voltage,

2 beispielhaft einen von der Temperatur abhängigen Bereich eines Eingangsstromes einer digitalen Eingangsschaltung nach dem Stand der Technik bei konstanter Eingangsgleichspannung, 2 by way of example a temperature-dependent region of an input current of a digital input circuit according to the prior art with a constant input DC voltage,

3 ein Prinzipschaltbild einer digitalen Eingangsschaltung nach dem Stand der Technik, 3 a schematic diagram of a digital input circuit according to the prior art,

4 ein Prinzipschaltbild einer weiteren digitalen Eingangsschaltung mit dynamischer Stromerhöhung nach dem Stand der Technik, 4 a schematic diagram of another digital input circuit with dynamic current increase according to the prior art,

5 beispielhaft einen Stromverlauf einer digitalen Eingangsschaltung mit dynamischer Stromerhöhung nach dem Stand der Technik, 5 exemplifies a current profile of a digital input circuit with dynamic current increase according to the prior art,

6 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung, 6 a schematic diagram of a digital input circuit according to the invention,

7 beispielhaft einen zweiten Stromverlauf und einen zweiten Verlauf der Verlustleistung einer erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung in Abhängigkeit von einer Eingangsgleichspannung, 7 by way of example a second current profile and a second profile of the power loss of a digital input circuit according to the invention as a function of a DC input voltage,

8 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung nach einer Ausführungsform mit einer dynamischen Stromerhöhung und 8th a schematic diagram of an inventive digital input circuit according to an embodiment with a dynamic current increase and

9 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung im Detail. 9 a circuit diagram of a digital input circuit according to the invention in detail.

1 zeigt beispielhaft einen ersten Stromverlauf VS1 und einen ersten Verlauf VV1 der Verlustleistung einer digitalen Eingangsschaltung 1 nach dem Stand der Technik in Abhängigkeit von einer Eingangsgleichspannung UE. 1 shows by way of example a first current profile VS1 and a first curve VV1 of the power loss of a digital input circuit 1 according to the prior art as a function of an input DC voltage UE.

Über die Eingangsgleichspannung UE ist der Eingangsstrom I sowie eine Verlustleistung P eingezeichnet. Mit dem Bezugszeichen LO ist ein Eingangsgleichspannungsbereich bezeichnet, für den eine digitale Eingangsschaltung 1 nach dem Stand der Technik den Wert „0" als digitalen Ausgabewert ausgibt. Der Eingangsgleichspannungsbereich LO erstreckt sich typischerweise von einem 0 V-Spannungswert bis zu einem Eingangsschwellenwert US, an den sich ein weiterer Eingangsgleichspannungsbereich HI anschließt, für den die digitale Ein gangsschaltung 1 als digitalen Ausgabewert den Wert „1" ausgibt. Wie die 1 weiter zeigt, steigt der Strom I für Eingangsgleichspannungswerte größer als der Schwellenspannungswert US entsprechend dem gezeigten ersten Stromverlauf VS1 steil an. Im Beispiel der 1 ist der resultierende erste Stromanstieg SM am betragsmäßig oberen Ende des HI-Eingangsspannungsbereichs UM in etwa so groß wie der Stromwert für eine Eingangsgleichspannung UE im Bereich des Schwellenspannungswertes US. Da mit zunehmender Eingangsgleichspannung UE auch der Eingangsstrom I ansteigt, steigt die Verlustleistung P der digitalen Eingangsschaltung 1 in Abhängigkeit von der Eingangsgleichspannung UE überproportional, insbesondere quadratisch, an.About the input DC voltage UE, the input current I and a power loss P is located. The reference symbol LO designates an input direct voltage range for which a digital input circuit 1 The input DC voltage range LO typically extends from a 0 V voltage value to an input threshold value US, followed by another input DC voltage range HI, for which the digital input circuit 1 output the value "1" as digital output value 1 Furthermore, the current I rises steeply for input DC voltage values greater than the threshold voltage value US in accordance with the first current profile VS1 shown. In the example of 1 For example, the resulting first current increase SM at the magnitude upper end of the HI input voltage range UM is approximately as large as the current value for an input direct voltage UE im Range of threshold voltage value US. As the input current I increases with increasing input DC voltage UE, the power loss P of the digital input circuit increases 1 as a function of the input DC voltage UE disproportionately, in particular square.

2 zeigt beispielhaft einen von der Temperatur T abhängigen Bereich eines Eingangsstromes I einer digitalen Eingangsschaltung 1 nach dem Stand der Technik bei konstanter Eingangsgleichspannung UE. 2 shows an example of a temperature-dependent T range of an input current I of a digital input circuit 1 according to the prior art with constant input DC voltage UE.

Wie die 2 beispielhaft zeigt, kann in dem nicht weiter spezifizierten Temperaturbereich der Eingangsstrom I um einen Nominalstrom IN herum variieren. Der Streuungsbereich ist mit dem Bezugszeichen VAR bezeichnet. Die Varianz VAR des Eingangsstromes I führt zu unterschiedlichen Umschaltzeitpunkten, wenn einem elektrischen Eingang der bekannten digitalen Eingangsschaltungen 1 eine Schaltspannung aufgeschaltet wird.As the 2 By way of example, in the temperature range which is not further specified, the input current I can vary around a nominal current IN. The scattering area is designated by the reference symbol VAR. The variance VAR of the input current I results in different switching times when an electrical input of the known digital input circuits 1 a switching voltage is switched on.

3 zeigt ein Prinzipschaltbild einer digitalen Eingangsschaltung 1 nach dem Stand der Technik. 3 shows a schematic diagram of a digital input circuit 1 According to the state of the art.

Im linken Teil der 3 ist eine Gleichspannungsquelle 2 gezeigt, welche mittels eines Schaltkontaktes 3 an einen elektrischen Eingang 5 der gezeigten digitalen Eingangsschaltung 1 geschaltet werden kann. Mit dem Bezugszeichen 51 ist beispielhaft ein positiver elektrischer Anschluss, mit dem Bezugszeichen 52 ein negativer, insbesondere ein Bezugs- oder Massepotential, bezeichnet. Das Schaltelement 3 kann beispielsweise ein Schaltkontakt eines Sensors oder ein Ausgabe kontakt eines Steuergerätes sein. Mit dem Bezugszeichen 4 sind beispielhaft Stiftkontakte zum Anlegen der Schaltspannung, das heißt der zu erfassenden Eingangsgleichspannung UE, an den elektrischen Eingang 5 bezeichnet.In the left part of the 3 is a DC voltage source 2 shown, which by means of a switching contact 3 to an electrical input 5 the shown digital input circuit 1 can be switched. With the reference number 51 is an example of a positive electrical connection, with the reference numeral 52 a negative, in particular a reference or ground potential called. The switching element 3 may be, for example, a switching contact of a sensor or an output contact of a control unit. With the reference number 4 are exemplary pin contacts for applying the switching voltage, that is to be detected input DC voltage UE, to the electrical input 5 designated.

Im rechten Teil der 3 ist mit dem Bezugszeichen 6 ein Spannungskomparator bezeichnet, welcher für Eingangsgleichspannungswerte größer als der Schwellenspannungswert US eine Stromquelle 7 bzw. ein Strombegrenzungselement einschaltet. Die Stromquelle 7 bzw. das Strombegrenzungselement begrenzt den Strom I auf einen vorgegebenen Wert, wie z. B. 2 mA. Diese Stromstärke reicht aus, um eine Optokoppler-Leuchtdiode 81 eines Optokopplers 8 anzusteuern, so dass ausgangsseitig ein Phototransistor 82 durchsteuert, das heißt einen Schaltkontakt 10 zur Ausgabe eines digitalen Ausgabewertes ansteuert, wenn die Eingangsgleichspannung UE den vorgebbaren Schwellenspannungswert US übersteigt oder unterschreitet. Mit dem Bezugszeichen 9 ist eine Leuchtdiode zur Anzeige des erfassten Schaltzustandes bezeichnet.In the right part of the 3 is with the reference numeral 6 denotes a voltage comparator, which for input DC voltage values greater than the threshold voltage value US is a current source 7 or a current limiting element turns on. The power source 7 or the current limiting element limits the current I to a predetermined value, such. 2 mA. This current is sufficient to an optocoupler LED 81 an optocoupler 8th to drive, so that the output side, a phototransistor 82 durchsteuert, that is a switching contact 10 to output a digital output value drives when the input DC voltage UE exceeds or falls below the predetermined threshold voltage value US. With the reference number 9 is a light-emitting diode for indicating the detected switching state designated.

4 zeigt ein Prinzipschaltbild einer weiteren digitalen Eingangsschaltung 1 mit dynamischer Stromerhöhung nach dem Stand der Technik. 4 shows a schematic diagram of another digital input circuit 1 with dynamic current increase according to the prior art.

Diese vorliegende Schaltung wird in Fachkreisen auch als „DIORAIL"-Schaltung bezeichnet. Im Unterschied zur Schaltung gemäß 3 weist die Schaltung die Funktionalität einer dynamischen Stromerhöhung auf. Im rechten Teil der 4 ist eine Reihenschaltung aus einem Vorwiderstand 14, einem Optokoppler 8 sowie einer Zenerdiode 13 dargestellt. Letztere dient als Schaltschwelle für die am elektrischen Eingang anliegende Eingangsgleichspannung UE. Übersteigt diese eine vorgebbare, bauteilabhängige Zenerspannung, so wird die Optokoppler-Leuchtdiode leitend, und der Ausgang des Optokopplers 8 wird durchgeschaltet. Dabei wurde bei dieser Betrachtung die jeweilige Flussspannung über der Leuchtdiode 9 sowie der Optokoppler-Leuchtdiode vernachlässigt. Der Vorwiderstand 14 begrenzt den ersten Strom I1 auf einen ersten Stromwert für ei ne zu erfassende nominale Eingangsgleichspannung UE, wie z. B. 110 V. Zugleich leuchtet die Leuchtdiode 9 zur Anzeige eines entsprechenden logischen „1"-Zustandes. Mit Erreichen der Zenerspannung wird zudem ein elektronisches Schaltmittel 12, insbesondere ein Transistor, angesteuert. Das Schaltmittel 12 schaltet einen Widerstand 11 kurzfristig an das elektrische Bezugspotential 52. Dadurch kann ein kurzfristig überhöhter zweiter Strom I2 mit einem zweiten Stromwert zur „elektrischen" Reinigung der Kontakte des extern an der digitalen Eingangsschaltung 1 angeschlossenen Schaltmittels 3 fließen.This present circuit is referred to in professional circles as "DIORAIL" circuit. In contrast to the circuit according to 3 the circuit has the functionality of a dynamic current increase. In the right part of the 4 is a series connection of a series resistor 14 , an optocoupler 8th and a zener diode 13 shown. The latter serves as switching threshold for the input DC voltage UE applied to the electrical input. If this exceeds a specifiable, component-dependent Zener voltage, the optocoupler LED becomes conductive, and the output of the optocoupler 8th is switched through. In this case, the respective forward voltage was above the LED in this consideration 9 and neglected the optocoupler LED. The series resistor 14 limits the first current I1 to a first current value for a nominal nominal input DC voltage UE to be detected, such as, for example, B. 110 V. At the same time the LED lights up 9 to indicate a corresponding logical "1" state. When the Zener voltage is reached, an electronic switching device is also activated 12 , in particular a transistor, driven. The switching means 12 turns on a resistor 11 short-term to the electrical reference potential 52 , This allows a short-term excessive second current I2 with a second current value for "electrical" cleaning of the contacts of the external to the digital input circuit 1 connected switching means 3 flow.

Die Einschaltzeit liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 ms bis 100 ms, insbesondere in einem Bereich von 5 ms bis 10 ms. Der zweite Stromwert beträgt vorzugsweise das Zwei- bis Zehnfache, insbesondere das Vier- bis Fünffache, des ersten Stromwertes.The Turn-on time is preferably in a range of 1 ms to 100 ms, in particular in a range of 5 ms to 10 ms. The second Current value is preferably two to ten times, in particular the four to Five times, the first current value.

5 zeigt beispielhaft einen Stromverlauf VI einer digitalen Eingangsschaltung 1 mit dynamischer Stromerhöhung nach dem Stand der Technik. 5 shows by way of example a current profile VI of a digital input circuit 1 with dynamic current increase according to the prior art.

Es wird angenommen, dass zu einem ersten Zeitpunkt t0 eine Spannungsquelle 2 an den elektrischen Eingang 5 der digitalen Eingangsschaltung 1 geschaltet wird. Vor diesem Zeitpunkt t0 liegt keine nennenswerte Eingangsgleichspannung UE an. Insbesondere ist diese kleiner als ein vorgegebener Schwellenspannungswert US. Es fließt folglich nur ein vergleichsweise kleiner Leckstrom IL. Im Zeitraum zwischen dem ersten Zeitpunkt t0 und einem zweiten Zeitpunkt t1 fließt ein überhöhter dynamischer Strom durch die digitale Eingangsschaltung 1. Mit IS ist der stationäre erste Stromwert bezeichnet, mit ID der zweite dynamische Stromwert, welcher sich aus der Differenz eines maximalen Stromes IM durch die digitale Eingangsschaltung 1 abzüglich des ersten Stromwertes IS ergibt.It is assumed that at a first time t0 a voltage source 2 to the electrical input 5 the digital input circuit 1 is switched. Before this time t0 no significant input DC voltage UE is present. In particular, it is smaller than a predetermined threshold voltage value US. Consequently, only a comparatively small leakage current IL flows. In the period between the first time t0 and a second time t1, an excessive dynamic current flows through the digital input circuit 1 , IS denotes the stationary first current value, ID denotes the second dynamic current value, which is the difference between a maximum current IM through the digital input circuit 1 minus the first current value IS.

6 zeigt ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung 1. 6 shows a schematic diagram of a digital input circuit according to the invention 1 ,

Die erfindungsgemäße Schaltung weist wie auch die Schaltung gemäß 3 das spannungsabhängige Schaltelement 13 zur Festlegung des Schwellenspannungswertes US sowie den Optokoppler 8 mit der eingangsseitigen Leuchtdiode 81 und einem ausgangsseitigen photosensitiven Schaltelement 82 auf. Die Leuchtdiode 81 ist wiederum in Reihe zum spannungsabhängigen Schaltelement 13 geschaltet. Das photosensitive Schaltelement 82 ist insbesondere ein Phototransistor. Er ist mit dem elektrischen Schaltkontakt 10 verbunden. Alternativ kann das photosensitive Schaltelement 82 eine Photodiode sein. Des Weiteren ist die Reihenschaltung aus dem spannungsabhängigen Schaltelement 13 und dem Optokoppler 8 mit dem elektrischen Eingang 5 verbunden.The circuit according to the invention has as well as the circuit according to 3 the voltage-dependent switching element 13 for determining the threshold voltage value US and the optocoupler 8th with the input-side LED 81 and an output side photosensitive switching element 82 on. The light-emitting diode 81 is in turn in series with the voltage-dependent switching element 13 connected. The photosensitive switching element 82 is in particular a phototransistor. He is with the electrical switching contact 10 connected. Alternatively, the photosensitive switching element 82 to be a photodiode. Furthermore, the series connection of the voltage-dependent switching element 13 and the optocoupler 8th with the electrical input 5 connected.

Der einstellbare Schwellenspannungswert US kann von einem Spannungsbegrenzungswert, wie z. B. einem Zenerspannungswert, abweichen, wenn eine Leuchtdiode 9 zur Anzeige des Schaltzustandes der digitalen Eingangsschaltung 1 in die obige Reihenschaltung geschaltet ist und/oder wenn noch weitere Bauelement bedingte Spannungsabfälle, wie z. B. eine Threshold-Spannung bei unipolaren Transistoren, vorhanden sind.The adjustable threshold voltage value US may be of a voltage limiting value, such. B. a Zener voltage value, deviate when a light emitting diode 9 for displaying the switching state of the digital input circuit 1 is connected in the above series circuit and / or if even more component conditional voltage drops, such. As a threshold voltage in unipolar transistors, are present.

Erfindungsgemäß weist die digitale Eingangsschaltung 1 eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Festspannungsregler 15, aus der Leuchtdiode 81 des Optokopplers 8, aus einem Strombegrenzungselement 7 zur Begrenzung eines Eingangsstromes I auf einen ersten Stromwert IS und aus dem spannungsabhängigen Schaltelement 13, auf.According to the invention, the digital input circuit 1 a series circuit consisting of a fixed voltage regulator 15 , from the LED 81 of the optocoupler 8th , from a current limiting element 7 for limiting an input current I to a first current value IS and from the voltage-dependent switching element 13 , on.

Im Beispiel der 6 weist der elektrische Eingang 5 einen ersten elektrischen Anschluss 51 und einen zweiten elektrischen Anschluss 52 auf. Der erste Anschluss 51 ist dabei zur Erfassung einer positiven Eingangsgleichspannung UE vorgesehen. Der zweite Anschluss 52 liegt auf einem Bezugspotential, insbesondere auf einem Massepotential.In the example of 6 indicates the electrical input 5 a first electrical connection 51 and a second electrical connection 52 on. The first connection 51 is provided for detecting a positive input DC voltage UE. The second connection 52 is at a reference potential, in particular at a ground potential.

Der Schwellenspannungswert US der erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung 1 liegt vorzugsweise im Bereich des 0,3- bis 0,7-fachen der nominalen Eingangsgleichspannung UE. Sie ist weiterhin vorzugsweise für Eingangsgleichspannungen UE bis 400 V ausgelegt.The threshold voltage value US of the digital input circuit according to the invention 1 is preferably in the range of 0.3 to 0.7 times the nominal input DC voltage UE. It is furthermore preferably designed for input DC voltages UE up to 400 V.

Weiterhin ist im Beispiel der 6 der Festspannungsregler 15 ein linearer Spannungsregler. Er ist über eine Anschlussleitung 16 zur Einstellung seiner Ausgangsspannung an das Bezugspotential geschaltet. Typischerweise ist der Festspannungsregler 15 derart eingestellt, dass seine Ausgangsspannung zumindest in etwa dem Schwellenspannungswert US entspricht, das heißt auch in etwa dem Begrenzungsspannungswert des spannungsabhängigen Schaltelementes 13.Furthermore, in the example of 6 the fixed voltage regulator 15 a linear voltage regulator. He is over a connection line 16 switched to the reference potential for setting its output voltage. Typically, the fixed voltage regulator 15 adjusted such that its output voltage at least approximately corresponds to the threshold voltage value US, that is also approximately the limiting voltage value of the voltage-dependent switching element 13 ,

7 zeigt beispielhaft einen zweiten Stromverlauf VS2 und einen zweiten Verlauf VV2 der Verlustleistung P einer erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung 1 in Abhängigkeit von einer Eingangsgleichspannung UE. 7 shows by way of example a second current profile VS2 and a second curve VV2 of the power loss P of a digital input circuit according to the invention 1 in dependence on a DC input voltage UE.

Wie der Vergleich zur 1 zeigt, ist der Eingangsstrom I wegen des im Eingangskreis der erfindungsgemäßen Eingangsschaltung 1 angeordneten Strombegrenzungselementes 7 nahezu konstant. Da der Eingangsstrom I durch das Strombegrenzungselement 7 begrenzt wird, nimmt dieser mit zunehmender anliegender Eingangsgleichspannung UE nicht mehr wesentlich zu. Der zweite Verlauf VV2 der Verlustleistung P entspricht daher im Wesentlichen dem zweiten Stromverlauf VS.Like the comparison to 1 shows, the input current I is because of the input circuit of the input circuit according to the invention 1 arranged current limiting element 7 almost constant. Since the input current I through the current limiting element 7 is limited, this increases with increasing applied input DC voltage UE no longer significantly. The second profile VV2 of the power loss P therefore essentially corresponds to the second current profile VS.

Ist ein erweiteter Eingangsspannungsbereich vorgesehen, wie z. B. von 0 V bis 110 V, so fällt der größte Teil der elektrischen Verlustleistung P an dem Festspannungsregler 15 ab. Durch die damit erfolgende Herabsetzung der Eingangsgleichspannungen UE auf niedrige Spannungswerte fällt nur eine vergleichsweise geringe und thermisch unbedenkliche Verlustleistung an dem spannungsabhängigen Schaltelement 13, dem Strombegrenzungselement 7 und dem Optokoppler 8 ab. Der Eingangsstrom I ist in diesem Falle in nur geringem Ausmaß von der Umgebungstemperatur der digitalen Eingangsschaltung 1 bzw. von der Eigenerwärmung der zuvor genannten Komponenten 7, 8, 13 abhängig. Die Schaltgenauigkeit einer derartigen erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung 1 ist im Vergleich zum Stand der Technik deutlich höher.Is an extended input voltage range provided, such as. B. from 0 V to 110 V, the majority of the electrical power loss P falls to the fixed voltage regulator 15 from. By thus reducing the input DC voltages UE to low voltage values, only a comparatively low and thermally harmless power loss falls on the voltage-dependent switching element 13 , the current limiting element 7 and the optocoupler 8th from. In this case, the input current I is only slightly different from the ambient temperature of the digital input circuit 1 or from the self-heating of the aforementioned components 7 . 8th . 13 dependent. The switching accuracy of such a digital input circuit according to the invention 1 is significantly higher compared to the prior art.

8 zeigt ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung 1 nach einer Ausführungsform mit einer dynamischen Stromerhöhung. 8th shows a schematic diagram of a digital input circuit according to the invention 1 according to an embodiment with a dynamic current increase.

Im Vergleich zur 6 ist parallel zur Reihenschaltung aus dem Optokoppler 8 und dem ersten Strombegrenzungselement 7 ein zweites Strombegrenzungselement 17 zur Begrenzung des Eingangsstromes I auf einen zweiten Stromwert ID geschaltet. Das zweite Strombegrenzungselement 17 ist bei Überschreitung des Schwellenspannungswertes US für eine vorgebbare Einschaltzeit einschaltbar.In comparison to 6 is parallel to the series connection of the optocoupler 8th and the first current limiting element 7 a second current limiting element 17 to limit the input current I switched to a second current value ID. The second current limiting element 17 If the threshold voltage value US is exceeded, it can be switched on for a predefinable switch-on time.

Das Strombegrenzungselement 17 ist mittels eines Schalters 12 für die vorgegebene Einschaltzeit einschaltbar. Dadurch ist eine Reinigung eines extern am elektrischen Eingang 5 angeschlossenen mechanischen Schaltelementes 3 möglich. Die Dimensionierung des zweiten Stromwertes ID sowie der Einschaltzeitdauer erfolgt analog zu der Schaltung gemäß 4.The current limiting element 17 is by means of a switch 12 for the specified switch-on time switched on. This is a cleaning of an external electrical input 5 connected mechanical switching element 3 possible. The dimensioning of the second current value ID and the switch-on time is analogous to the circuit according to 4 ,

Im Beispiel der 8 ist der Festspannungsregler 15 eingangsseitig mit dem ersten Anschluss 51 und ausgangsseitig mit dem Optokoppler 8 verbunden. Der Festspannungsregler 15 kann alternativ ausgangsseitig mit dem ersten Strombegrenzungselement 7 verbunden sein. Weiterhin ist der Festspannungsregler 15 ausgangsseitig mit dem zweiten Strombegrenzungselement 17 verbunden. Das Schaltelement 12 zur Abschaltung des Strombegrenzungselementes 17 kann dabei dem Schaltelement 17 in Bezug auf den Festspannungsregler 15 vor- oder auch nachgeschaltet sein.In the example of 8th is the fixed voltage regulator 15 on the input side with the first connection 51 and on the output side with the opto-coupler 8th connected. The fixed voltage regulator 15 Alternatively, the output side with the first current limiting element 7 be connected. Furthermore, the fixed voltage regulator 15 on the output side with the second current limiting element 17 connected. The switching element 12 for switching off the current limiting element 17 can thereby the switching element 17 with respect to the fixed voltage regulator 15 be upstream or downstream.

Des Weiteren ist das spannungsabhängige Schaltelement 13 mit dem Bezugspotential und mit dem ersten Strombegrenzungselement 7 verbunden. Alternativ kann das Strombegrenzungselement 13 auch mit dem Optokoppler 8 verbunden sein, der dann mit dem anderen eingangsseitigen Anschluss mit dem zweiten Strombegrenzungselement 7 verbunden ist. Zudem ist das spannungsabhängige Schaltelement 13 mit dem zweiten Strombegrenzungselement 17 verbunden. Das Schaltelement 12 zur Abschaltung des Strombegrenzungselementes 17 kann dabei dem Schaltelement 17 in Bezug auf das Strombegrenzungselement 13 vor- oder auch nachgeschaltet sein.Furthermore, the voltage-dependent switching element 13 with the reference potential and with the first current limiting element 7 connected. Alternatively, the current limiting element 13 also with the optocoupler 8th be connected, which then with the other input side terminal to the second current limiting element 7 connected is. In addition, the voltage-dependent switching element 13 with the second current limiting element 17 connected. The switching element 12 for switching off the current limiting element 17 can thereby the switching element 17 with respect to the current limiting element 13 be upstream or downstream.

9 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung 1 im Detail. 9 shows a circuit diagram of a digital input circuit according to the invention 1 in detail.

Im linken Teil der 9 ist der elektrische Eingang 5 mit den beiden elektrischen Anschlüssen 51, 52 zu sehen. Im linken oberen Teil der 9 ist der Festspannungsregler 15, im mittleren Teil das zweite Strombegrenzungselement 17, im rechten Teil der Optokoppler 8 und im unteren rechten Teil der 9 das spannungsabhängige Schaltelement 13 dargestellt.In the left part of the 9 is the electrical input 5 with the two electrical connections 51 . 52 to see. In the upper left part of the 9 is the fixed voltage regulator 15 , in the middle part of the second current limiting element 17 , in the right part of the optocouplers 8th and in the lower right part of the 9 the voltage-dependent switching element 13 shown.

Dem Spannungsregler 15 ist eine Flussdiode 31 unter anderem als Verpolungsschutz vorgeschaltet. Eine in Sperrrichtung betriebene Diode 32, insbesondere eine Surpressordiode, ist zusammen mit einem Widerstand 21 als Überspannungsschutz vorgesehen. Die Überspannungen können z. B. von Induktionsspannungen schaltender Relais stammen.The voltage regulator 15 is a flow diode 31 inter alia upstream as reverse polarity protection. A reverse-biased diode 32 , in particular a Surpressordiode, is together with a resistor 21 provided as surge protection. The surges can z. B. originating from induction voltages switching relay.

Durch entsprechende Bauteilwahl kann eine auftretende negative Eingangsspannung um ein Vielfaches höher sein als die Nenneingangsspannung der digitalen Eingangsschaltung 1. Bei industriellen Anwendungen ist es zudem gängige Praxis, den Schaltzustand eines Schützes zur steuerungstechnischen Kontrolle über eine digitale Eingangsschaltung 1 „zurückzulesen". Ebenso ist es gängige Praxis, die Abschaltinduktion des Schützes erst bei einer dreifachen Nenneingangsspannung zu begrenzen, um die Abschaltzeiten des Schützes so kurz wie möglich zu halten. Folglich sollte eine digitale Eingangsschaltung 1 auch nicht die Induktionsspannung beim Ausschaltvorgang eines Schützes begrenzen. Diese Forderung wird durch den hohen Eingangsspannungsbereich und die Überspannungsfestigkeit der erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung erreicht.By appropriate choice of components occurring negative input voltage can be many times higher than the rated input voltage of the digital input circuit 1 , In industrial applications, it is also common practice, the switching state of a contactor for control technology control via a digital input circuit 1 Similarly, it is common practice to limit the contactor's trip inductance to a triple rated input voltage to minimize the contactor's trip times, so a digital input circuit should be provided 1 Also, do not limit the induction voltage when switching off a contactor. This requirement is achieved by the high input voltage range and the overvoltage resistance of the digital input circuit according to the invention.

Der Spannungsregler 15 ist im Beispiel der 9 aus einem N-Kanal-MOSFET-Transistor 18 und aus einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 22 und einer ersten Zenerdiode 33 gebildet. Zur Einstellung einer konstanten Ausgangsspannung des Festspannungsreglers 15 wird der Mittenabgriff der Reihenschaltung 22, 33 auf das Gate des Transistors 18 geführt. An dem Mittenabgriff liegt eine gleichfalls konstante, auf das am zweiten elektrischen Anschluss 52 anliegende Massepotential bezogene Spannung an, die dann dem Source-Ausgang des Transistors 18 folgt.The voltage regulator 15 is in the example of 9 from an N-channel MOSFET transistor 18 and a series circuit of a resistor 22 and a first zener diode 33 educated. For setting a constant output voltage of the fixed voltage regulator 15 becomes the center tap of the series connection 22 . 33 on the gate of the transistor 18 guided. At the center tap is also a constant, on the second electrical connection 52 applied ground potential voltage, which then the source output of the transistor 18 follows.

Dem Source-Ausgang des Transistors 18, das heißt dem Festspannungsreglerausgang, folgt eine Reihenschaltung aus einem Vorwiderstand 27, einer Optokoppler-Leuchtdiode 81, einer Anzeige-Leuchtdiode 9, einem Sperrschicht-Transistor 19 (JFET) und einem Strommesswiderstand 28. Letzterer ist auf das Gate des Sperrschicht-Transistors 19 zur geregelten Strombegrenzung des durch die Reihenschaltung fließenden ersten Stromes I1 zurückgekoppelt. Der Sperrschicht-Transistor 19 bildet mit dem Strommesswiderstand 28 folglich das erste Strombegrenzungselement 7 und damit eine geregelte und weitestgehend temperaturunabhängige Stromsenke.The source output of the transistor 18 , that is, the fixed voltage controller output, follows a series connection of a series resistor 27 , an optocoupler LED 81 , a display LED 9 , a junction transistor 19 (JFET) and a current sense resistor 28 , The latter is at the gate of the junction transistor 19 fed back to the regulated current limitation of the first current I1 flowing through the series circuit. The junction transistor 19 forms with the current sense resistor 28 consequently the first current limiting element 7 and thus a regulated and largely temperature-independent current sink.

Die zuvor beschriebene Reihenschaltung 27, 81, 9, 19, 28 ist mit ihrem zweiten Ende an das als zweite Zenerdiode ausgebildete spannungsabhängige Schaltelement 13 angeschlossen. Mittels einer jeweiligen bauteilspezifischen Zenerspannung, die über der zweiten Zenerdiode 13 abfällt, ist der Schwellenspannungswert US der eingangsseitigen Schaltungsteile der erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltung 1 einstellbar. Vorzugsweise liegt die Zenerspannung der über der zweiten Zenerdiode 13 abfallenden Spannung gleichfalls im Bereich des Schwellenspannungswertes US. Insbesondere sind die Zenerspannungen der beiden Zenerdioden 33, 13 derart festzulegen, dass sich mit Erreichen der konstanten begrenzten Ausgangsspannung des Festspannungsreglers 15 bei Anlegen einer Schaltspannung an den elektrischen Eingang 5 auch ein Stromfluss in der gezeigten rechten Reihenschaltung 27, 81, 9, 19, 28 einstellt. Im Falle des Stromflusses schaltet der ausgangsseitige Phototransistor 82 des Optokopplers 8 durch. Der Schaltkontakt 10 ist niederohmig und quasi geschlossen. Der Schaltzustand kann durch ein nachfolgendes elektronisches Steuergerät ausgewertet und weiterverarbeitet werden.The series connection described above 27 . 81 . 9 . 19 . 28 is with its second end to the second Zener diode formed as a voltage-dependent switching element 13 connected. By means of a respective component-specific Zener voltage, which is above the second Zener diode 13 falls, is the threshold voltage value US of the input-side circuit parts of the digital input circuit according to the invention 1 adjustable. Preferably, the Zener voltage is above the second Zener diode 13 decreasing voltage also in the range of the threshold voltage value US. In particular, the zener voltages of the two Zener diodes 33 . 13 be set so that with reaching the constant limited output voltage of the fixed voltage regulator 15 when applying a switching voltage to the electrical input 5 also a current flow in the right-hand series circuit shown 27 . 81 . 9 . 19 . 28 established. In the case of current flow, the output side phototransistor switches 82 of the optocoupler 8th by. The switching contact 10 is low impedance and virtually closed. The switching state can be evaluated and further processed by a subsequent electronic control unit.

Das zweite Strombegrenzungselement 17 ist eine Reihenschaltung aus einem Transistor 12 als elektronisches Schaltmittel und einem Widerstand 26. Der Transistor ist insbesondere ein Bipolar-Transistor. Zum zeit- und strombegrenzten Einschalten ist ein auf die Basis des Transistors 12 rückgekoppeltes Dioden-/Widerstand-/Kondensatornetzwerk 20, 23–25, 34 vorgesehen.The second current limiting element 17 is a series connection of a transistor 12 as electronic switching means and a resistor 26 , The transistor is in particular a bipolar transistor. For time- and current-limited switching on is a on the base of the transistor 12 Feedback diode / resistor / capacitor network 20 . 23 - 25 . 34 intended.

Die Strombegrenzung des zweiten Stromes I2 wird durch Rückkopplung der an dem Widerstand 25 anliegenden Spannung, welche proportional zum hindurch fließenden zweiten Strom I2 ist, auf die Basis des Transistors 12 bewirkt. Die restlichen Komponenten 20, 23, 24, 34 des Netzwerkes Dioden-/Widerstand-/Kondensatornetzwerk 20, 23–25, 34 dienen zur Erzeugung eines Stromimpulses für die Basis des Transistors 12, so dass der zweite Strom I2 für die dadurch bestimmte Einschaltzeit mit einem begrenzten Stromwert ID eingeschaltet wird. Einschaltzeit und dynamischer Strom ID sind so bemessen, dass eine thermische Überbeanspruchung der betroffenen Bauelemente 12, 13, 26 nicht erfolgt.The current limit of the second current I2 is provided by feedback to the resistor 25 applied voltage, which is proportional to the second current I2 flowing therethrough, to the base of the transistor 12 causes. The remaining components 20 . 23 . 24 . 34 of the network diode / resistor / capacitor network 20 . 23 - 25 . 34 serve to generate a current pulse for the base of the transistor 12 such that the second current I2 is turned on for the thereby determined on-time with a limited current value ID. On-time and dynamic current ID are sized to provide thermal overstress of the affected devices 12 . 13 . 26 not happened.

In vorteilhafter Weise kann eine elektronische Baugruppe zumindest eine, insbesondere eine Vielzahl von derartigen erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltungen 1 aufweisen. Typischerweise weist eine solche Baugruppe vier, acht oder 16 derartige digitale Eingangsschaltungen 1 auf.In an advantageous manner, an electronic assembly may comprise at least one, in particular a multiplicity, of such inventive digital input circuits 1 exhibit. Typically, such an assembly has four, eight, or sixteen such digital input circuits 1 on.

Weiterhin kann in vorteilhafter Weise ein Busmodul eine solche elektronische Baugruppe aufweisen oder selbst eine solche Baugruppe sein. Das Busmodul ist zum Anschließen an ein Bussystem mit einem übergeordneten Steuergerät ausgebildet, wobei das Busmodul eine Stromversorgung, eine erfindungsgemäße elektronische Baugruppe und eine Datenschnittstelle zur Übertragung jeweils eines digitalen Ausgabewertes der jeweiligen Eingangsschaltungen 1 an das übergeordnete Steuergerät aufweist.Furthermore, advantageously, a bus module can have such an electronic module or even be such an assembly. The bus module is designed for connection to a bus system with a higher-level control unit, wherein the bus module is a power supply, an electronic module according to the invention and a data interface for transmitting a respective digital output value of the respective input circuits 1 has to the higher-level control unit.

Schließlich kann ein elektronisches Steuergerät, insbesondere Prozess- oder Leitrechner, zumindest eine elektronische Baugruppe mit erfindungsgemäßen digitalen Eingangsschaltungen zur Erfassung zumindest einer Eingangsgleichspannung UE aufweisen.Finally, can an electronic control unit, in particular process or control computer, at least one electronic Module with digital according to the invention Input circuits for detecting at least one input DC voltage UE exhibit.

Claims

Digital input circuit with - an electrical input ( 5 ) for detecting a DC input voltage (UE), - an output-side electrical switching contact ( 10 ) for outputting a digital switching signal when the input DC voltage (UE) exceeds or falls below a predefinable threshold voltage value (US), - a voltage-dependent switching element (US Pat. 13 ) for determining the threshold voltage value (US) and - an optocoupler ( 8th ) with an input-side LED ( 81 ) and an output side photosensitive switching element ( 82 ) for galvanic isolation, wherein the light emitting diode ( 81 ) in series with the voltage-dependent switching element ( 13 ), and wherein the series circuit of the voltage-dependent switching element ( 13 ) and the optocoupler ( 8th ) with the electrical input ( 5 ), characterized in that the digital input circuit ( 1 ) has a series circuit comprising a fixed voltage regulator ( 15 ), the LED ( 81 ) of the optocoupler ( 8th ), a current limiting element ( 7 ) for limiting an input current (I) to a first current value (IS) and the voltage-dependent switching element ( 13 ) having.

Digital input circuit according to claim 1, characterized in that a second current limiting element ( 17 ) for limiting the input current (I) to a second current value (ID) parallel to the series connection of the optocoupler ( 8th ) and the first current limiting element ( 7 ), wherein the second current limiting element ( 17 ) can be switched on for a predefinable switch-on time when the threshold voltage value (US) is exceeded.

Digital input circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the fixed voltage regulator ( 15 ) on the input side with a first electrical connection ( 51 ) of the electrical input ( 5 ) and the output side with the optocoupler ( 8th ) or the first current limiting element ( 7 ) and optionally with the second current limiting element ( 17 ) connected is.

Digital input circuit according to claim 3, characterized in that the voltage-dependent switching element ( 13 ) with the reference potential and with the first current limiting element ( 7 ) or the optocoupler ( 8th ) and optionally with the second current limiting element ( 17 ) connected is.

Digital input circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the first current limiting element ( 7 ) a regulated current sink based on a lock layer transistor ( 19 ) and a series-connected current measuring resistor ( 28 ), wherein the current across the current measuring resistor voltage drop for controlling the current to the gate of the junction transistor ( 28 ) is returned.

Digital input circuit according to one of claims 2-5, characterized in that the second current limiting element ( 17 ) a series connection of a transistor ( 12 ) and a resistor ( 26 ), wherein for time- and current-limited switching on to the base of the transistor ( 12 ) feedback diode / resistor / capacitor network ( 34 . 23 - 25 . 20 ) is provided.