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Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für einen
elektromagnetischen Antrieb, insbesondere den Antrieb eines elektromagnetischen
Schaltgerätes,
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Der elektromagnetische Antrieb
besteht im allgemeinen aus einer Antriebsspule, einem Magnetkern
und einem Magnetanker.
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Aus der Druckschrift
DE 299 09 901 U1 ist eine
elektronische Antriebssteuerung für einen Schützantrieb bekannt. Die Antriebssteuerung
enthält
im wesentlichen eine über
Steuereingänge
gespeiste Gleichrichterschaltung, eine von der Gleichrichterschaltung
gespeiste Reihenschaltung der Antriebsspule mit einem pulsbreitengesteuerten
Transistorschalter, zwei den Ausgang der Gleichrichterschaltung
abfragende und durch eine Trenndiode eingangsseitig getrennte Spannungsteilerschaltungen
sowie eine elektronische Anordnung mit einem Mikroprozessor und
zwei Speichern. Die elektronische Anordnung gibt für den Anzugs-
und Haltebetrieb der Antriebsspule Steuersignale an den Transistor
ab, wobei die entsprechenden Pulsbreiten im Anzugs- bzw. Haltebetrieb
entsprechend dem Ausgangssignal des zugeordneten Spannungsteilers über den
zugeordneten Speicher bestimmt werden. Aus der Druckschrift
DE 299 09 904 U1 ist
es weiterhin bekannt, bei derartigen Antriebsteuerungen ein erster
Transistorschalter zum Schalten des Anzugsstromes und ein zweiter
Transistorschalter zum Schalten des Haltestromes vorzusehen. Der
Nachteil derartiger Antriebsteuerungen ist der in der elektronischen
Anordnung begründete
hohe Aufwand, der besonders stark bei den Antrieben elektromagnetischer Schaltgeräte für kleinere
Leistungen ins Gewicht fällt.
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Aus der Druckschrift
DE 92 16 041 U1 ist eine
Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Relais bekannt. Über einer
Betriebsgleichspannung liegt die Reihenschaltung der Antriebsspule
mit einem ersten Transistorschalter, und parallel zur Schaltstrecke
des ersten Transistorschalters liegt die Reihenschaltung eines Haltewiderstandes
mit einem zweiten Transistorschalter. Ein Gleichspannungssteuereingang
ist über
ein differenzierendes Zeitglied aus einem Kondensator und einem
Entladewiderstand mit der Steuerelektrode des ersten Transistorschalters
und über
einen Vorwiderstand mit der Steuerelektrode des zweiten Transistorschalters
verbunden. Nach Anlegen einer Steuerspannung werden sowohl der erste
als auch der zweite Transistorschalter durchgesteuert, wodurch über die
Antriebsspule eine Anzugsspannung anliegt, die sich aus der um die
Restspannung des ersten Transistorschalter verminderten Betriebsgleichspannung
ergibt. Nach dem Absinken der Kondensatorspannung des Differenziergliedes
geht der erste Transistorschalter in den Sperrzustand über. Damit
wird die Antriebspule nur noch mit einem Haltestrom beaufschlagt,
der sich im Wesentlichen aus dem Verhältnis der Betriebsgleichspannung
zu der Summe aus dem Haltewiderstand und dem ohmschen Widerstand
der Antriebsspule ergibt. Nach Abschalten der Steuerspannung wird auch
der zweite Transistorschalter gesperrt und damit das Relais ausgeschaltet.
Mit dieser Ansteuerschaltung sind sowohl das Anzugsverhalten als
auch die Sicherheit und Wärmeverluste
im Haltebetrieb im starken Maße
abhängig
von Änderungen
und Schwankungen der Betriebsgleichspannung. Die nur für den Gleichspannungsbetrieb
geeignete Antriebssteuerung verwendet neben der Betriebsspannung zusätzlich eine
von dieser unabhängige
Steuerspannung. Über
den Haltewiderstand geht eine erhebliche zusätzliche Leistung verloren.
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Eine für den Betrieb eines Relais
vorgesehene Schaltungsanordnung nach
DE 44 10 819 C2 weist wiederum einen in der
Anzugsphase durchgesteuerten ersten Transistorschalter und einen
in Reihe mit der Antriebsspule und einem Haltewiderstand über einer
Betriebsgleichspannung liegenden und im eingeschalteten Zustand
des Relais durchgesteuerten zweiten Transistorschalter auf. Der
erste Transistorschalter liegt mit seiner Schaltstrecke parallel
zum Haltewiderstand. Ein Gleichspannungssteuereingang ist über einen
Spannungsteiler mit der Steuerelektrode des zweiten Transistorschalters
verbunden. Die Steuerelektrode des ersten Transistorschalters ist über ein
aus einem Ladewiderstand und einem Kondensator bestehendes integrierendes
Zeitglied mit dem Verbindungspunkt von erstem Transistorschalter,
zweitem Transistor schalter und Haltewiderstand verbunden. Im ausgeschalteten
Zustand des Relais wird der Kondensator über die Antriebsspule, den
Haltewiderstand und den Ladewiderstand aufgeladen, sodass beim Anlegen
einer Steuerspannung beide Transistorschalter durchsteuern. Dabei
ergibt sich die Anzugsspannung für
die Antriebsspule aus der um die Summe der Restspannungen der beiden Transistorschalter
verminderten Betriebsgleichspannung. Gleichzeitig beginnt sich der
Kondensator über den
Vorwiderstand und die Schaltstrecke des zweiten Transistorschalters
zu entladen. Nach Unterschreiten eines Schwellenwertes durch die
Kondensatorspannung sperrt der erste Transistorschalter. Damit wird
die Antriebspule nur noch mit einem Haltestrom beaufschlagt, der
sich im Wesentlichen aus dem Verhältnis der Betriebsgleichspannung
zu der Summe aus dem Haltewiderstand und dem ohmschen Widerstand
der Antriebsspule ergibt. Nach Abschalten der Steuerspannung wird
auch der zweite Transistorschalter gesperrt und damit das Relais ausgeschaltet.
Diese Antriebsteuerung ist mit den aufgeführten Nachteilen der Lösung nach
DE 92 16 041 U1 behaftet
und erfordert eine ständige
oder zumindest mit ausreichender Zeit vor dem Einschalten des Relais
bereitgestellte Betriebsgleichspannung.
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Eine nach
DE 196 38 260 C2 bekannte Schaltungsanordnung
zur Steuerung kleiner Magnetspulen weist in Reihe zur Magnetspule
einen Transistorschalter auf. Ab Anlegen einer Steuerspannung beaufschlagt
der durchgesteuerte Transistorschalter die Magnetspule während eines
durch ein differenzierendes Zeitglied vorgegebenes Zeitintervall
mit einem hohen Anzugsstrom. Danach wird der Haltestrom durch eine
parallel zur Schaltstrecke des Transistorschalters angeordnete Reihenschaltung
aus einem Haltewiderstand und einer Leuchtdiode bestimmt. Auch hier
sind Anzugs- und Haltestrom stark abhängig von der Höhe der Steuerspannung
und geht über
den Haltewiderstand eine erhebliche Leistung verloren.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt daher
in einer unaufwändigen,
leistungsarmen und weitgehend spannungsunabhängigen Steueranordnung.
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Ausgehend von einer Steueranordnung
der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch
die Merkmale des unabhängigen
Anspruches gelöst,
während
den abhängigen
Ansprüchen
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.
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Durch relativ unaufwändige Mittel
in Form einer von einem Zeitglied gesteuerten Spannungsquelle und
eines abwärtsregelnden
Gleichspannungswandlers werden eine Anzugsspannung und eine demgegenüber wesentlich
niedrigere Haltespannung zur Verfügung gestellt. Der Betrag der
Anzugsspannung liegt unterhalb des zulässigen Bereiches für die Betriebsspannung
und ist weitgehend unabhängig von
der Höhe
der Steuerspannung. Die Haltespannung wird auf einen Wert geregelt,
der betragsmäßig weit
unterhalb der Anzugsspannung liegt. Durch die an den Steuereingang
angelegte Spannung, die als Gleichspannung oder als Wechselspannung
gewählt werden
kann, wird gleichzeitig die Steueranordnung versorgt. Nach dem Anlegen
der Steuerspannung wird unmittelbar über die Gleichrichteranordnung
die Betriebsspannung aufgebaut. Durch die sich aufbauende Betriebsspannung
wird zum einen ein Zeitglied aktiviert und über den Gleichspannungswandler
die Haltespannung aufgebaut. Durch die aktivierte Spannungsquelle
wird über
die ersten Schaltmittel die Antriebsspule stromführend, wobei gleichzeitig die
mit der Antriebsspule in Reihe liegende Schaltstrecke der zweiten
Schaltmittel durchgesteuert wird. Eine Trenndiode verhindert ein
Durchgreifen der Anzugsspannung auf den Ausgang des Gleichspannungswandlers.
Nach Ablauf einer bestimmten Zeit, d.h. nach Ablauf der Anzugszeit,
deaktiviert das Zeitglied die Spannungsquelle und damit auch die
ersten Schaltmittel. Die Versorgung der Antriebsspule sowie die
aufrechterhaltene Durchsteuerung der zweiten Schaltmittel wird nun
von dem Gleichspannungswandler mit der über die Trenndiode gelieferten
Haltespannung übernommen.
Nach dem Abschalten der Steuerspannung brechen die Betriebsspannung
und die Haltespannung zusammen, worauf infolge des Sperrens der
zweiten Schaltmittel die Antriebsspule in den energielosen Zustand übergeht.
Das Zeitverhalten des Zeitgliedes und die Anzugsspannung sind so
zu wählen,
dass der von der Antriebsspule aktivierte Magnetanker sicher vom
Magnetkern angezogen wird. Während
der Haltephase liegt über
der Antriebsspule eine wesentlich niedrigere Spannung als in der
Anzugsphase. Die Haltespannung ist durch Einstellen des Gleichspannungswandlers
gerade so groß zu
wählen,
dass der Magnetanker sicher in seiner angezogenen Position gehalten
wird.
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Die vorgeschlagene Steueranordnung
benötigt
keine aufwändigen
digitalen Mittel, insbesondere keinen Mikrocontroller. Die Steueranordnung
eignet sich sowohl für
DC-Antriebe als auch für
AC-Antriebe und insbesondere für
Magnetantriebe kleinerer Leistung. Da die Anzugszeit und der Haltestrom
niedrige Werte annehmen, können
mit der erfindungsgemäßen Steueranordnung
auch AC-Magnetantriebe mit niederohmigen Antriebsspulen verwendet
werden, die ohne Verwendung der vorgeschlagenen Steueranordnung
sonst nur für
den Wechselstrombetrieb geeignete sind. Daher kann man sich bei
der Herstellung elektromagnetischer Schaltgeräte allein auf AC-Antriebe beschränken, damit
die notwendigen Varianten für
die Antriebsspulen reduzieren und dadurch die Kosten deutlich senken.
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Das Zeitglied kann vorteilhaft durch
ein einfaches integrierendes oder differenzierendes RC-Glied (auch
als Tiefpass oder Hochpass bezeichnet) realisiert werden. Die Kombination
mit einem Spannungsbegrenzungselement, beispielsweise einer Z-Diode, führt zu einer
Begrenzung der Ladungsendspannung und damit zu einer erheblichen
Herabsetzung der Abhängigkeit
des Lade- bzw. Entladevorgangs von der Höhe der Betriebsspannung.
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Die steuerbare Spannungsquelle besteht
in kostengünstiger
Weise aus einer mit einer Schwellwertschaltung kombinierten Spannungsbegrenzeranordnung.
Bei Verwendung eines integrierenden Zeitgliedes wird üblicherweise
die am Ladekondensator des RC-Gliedes ansteigende Ladespannung als
bestimmender Wert für
die Beendigung der Anzugsphase vom Schwellenwertschalter ausgewertet. Bei
Verwendung eines differenzierenden Zeitgliedes wird üblichennreise
die am Entladewiderstand absinkende Spannung infolge des Entladestromes
vom Schwellenwertschalter ausgewertet.
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Parallel zur Schaltstrecke der zweiten Schaltmittel
angeordnete Freilaufmittel, beispielsweise eine Z-Diode, sorgen
beim Abschalten – gegebenenfalls
im Zusammenwirken mit weiteren Freilaufmitteln – für eine schnelle Entmagnetisierung
der Antriebsspule.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile
der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren
erläuterten
Ausführungsbeispiel.
Es zeigen
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1:
die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steueranordnung;
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2:
die ausführliche
Darstellung einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steueranordnung.
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Die in 1 gezeigte
Steueranordnung 2 für eine
Antriebsspule 4 eines nicht weiter dargestellten Magnetantriebes
eines elektromagnetischen Schaltgerätes, beispielsweise eines Schützes, wird über einen
Steuereingang 6 von einer Steuerspannung Ue betrieben.
Die Steuerspannung Ue kann wahlweise als Gleichspannung oder als
Wechselspannung angelegt werden. Bei angelegter Steuerspannung Ue steht
am Ausgang einer Gleichrichteranordnung 8 eine geglättete Betriebsspannung
Ub an, die unter anderem der Energieversorgung der Steueranordnung 2 und
der Antriebsspule 4 dient. Der Gleichrichteranordnung 8 ist
ein Gleichspannungswandler 10 nachgeschaltet, der aus der
Betriebsspannung Ub eine erheblich niedrigere geglättete Haltespannung Uh
erzeugt. Nach Anlegen der Steuerspannung Ue wird durch die rasch
hochfahrende Betriebsspannung Ub ein Zeitglied 12 angestoßen, dessen
Zeitverhalten bestimmend für
die Dauer der Anzugsphase der Steueranordnung 2 ist. Das
angestoßene
Zeitglied 12 aktiviert eine Spannungsquelle 14,
die im aktiven Zustand eine aus der Betriebsspannung Ub abgeleitete
Anzugsspannung Ua an ihrem Ausgang abgibt. Der Betrag der Anzugsspannung
Ua liegt unterhalb des Betrages der minimal zulässigen Betriebsspannung Ub
und ist innerhalb eines weiten Bereiches der Betriebsspannung Ub
weitgehend unabhängig
von dieser. Durch die Anzugsspannung Ua werden erste elektronische
Schaltmittel 16 aktiviert, die als Spannungsfolger wirken
und deren Ausgang mit dem ersten Anschluss 18 der Antriebsspule 4 verbunden
ist. Damit steht in der Anzugsphase am ersten Anschluss 18 der
Antriebsspule 4 ein Potenzial an, das sich – bedingt
durch eine bauelementebedingte Restspannung der ersten Schaltmittel 16 – nur geringfügig von
der Anzugsspannung Ua unterscheidet. Der Ausgang der ersten Schaltmittel 16 ist
weiterhin mit dem Steuereingang zweiter elektronischer Schaltmittel 22 verbunden,
deren Schaltstrecke vom zweiten Anschluss 20 der Antriebsspule 4 zum
Bezugspotenzial der Betriebsspannung Ub führt. Die Anzugsspannung Ua
bewirkt das Durchsteuern der Schaltstrecke der zweiten Schaltmittel 22.
Damit ist in der Anzugsphase die Antriebsspule 4 mit einer
Spannung beaufschlagt, deren Betrag gegenüber der Anzugsspannung Ua geringfügig um die
Restspannungen der beiden Schaltmittel 16 und 22 verringert
ist. Vom Ausgang des Gleichspannungswandlers
10 ist in
Durchlassrichtung eine Trenndiode 24 zum Ausgang der ersten
Schaltmittel 16 geführt.
In der Anzugsphase sperrt die Trenndiode 24, da der Betrag der
Anzugsspannung Ua wesentlich größer als
der Betrag der Haltespannung Uh ist.
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Am Ende der Anzugszeit hat sich das
Ausgangssignal des Zeitgliedes 12 so weit verändert, dass
die bisher am Ausgang der Spannungsquelle 14 anstehende
Anzugsspannung Ua abgeschaltet wird. Dadurch sinkt die Spannung
am Ausgang der ersten Schaltmittel 16 so weit ab, dass
nun die Haltespannung Uh über
die Trenndiode 24 an den ersten Anschluss 18 der
Antriebsspule 4 sowie an den Steuereingang der zweiten
Schaltmittel 22 durchgreift. Damit hat die Haltephase begonnen.
In der Haltephase ist die Antriebsspule 4 mit einer Spannung
beaufschlagt, deren Betrag gegenüber
der Haltespannung Uh lediglich um die Restspannungen der leitenden Trenndiode 24 und
der durchgesteuerten Schaltstrecke der zweiten Schaltmittel 22 vermindert
ist.
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Nach Abschaltung der Steuerspannung
Ue vom Eingang 6 der Steueranordnung 2 brechen
die Betriebsspannung Ub und die Haltespannung Uh rasch zusammen.
Damit nehmen beide Schaltmittel 16, 22 den gesperrten
Zustand an, worauf die Antriebsspule 4 in den stromlosen
Zustand übergeht.
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2 zeigt
eine detaillierte vorteilhafte Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen
Steueranordnung 2. Hierbei sind die in 1 benutzen Bezugszeichen für die Funktionsgruppen übernommen worden.
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Die Gleichrichteranordnung 8 besteht
in üblicher
Weise aus einer eingangsseitigen Begrenzeranordnung 28,
einem Brückengleichrichter 26 und
einem ausgangsseitigen ersten Glättungskondensator 30.
Nach dem Anlegen der Steuerspannung Ue ist die Betriebsspannung
Ub in kurzer Zeit hochgelaufen. Beim Ansteuern und Betreiben der
Steueranordnung mittels einer Gleichspannung als Steuerspannung
Ue dient der Brückengleichrichter 26 als
Verpolschutz.
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Das Zeitglied 12 ist als
integrierendes RC-Glied ausgebildet. Ausgehend von einer die Betriebsspannung
Ub führenden
Versorgungsleitung 32 fließt nach Erscheinen der Betriebsspannung
Ub ein Ladestrom über
die Reihenschaltung zweier Ladewiderstände 34 und 36 zu
einem Ladekondensator 38. Die Spannung an einem ersten
Verbindungspunkt 40 der beiden Ladewiderstände 34, 36 wird
durch ein Spannungsbegrenzungselement in Form einer ersten Z-Diode 42 begrenzt.
Damit ist das Zeitverhalten des Zeitgliedes 12 weitgehend
unabhängig
von der Höhe
der Betriebsspannung Ub. Es wird im wesentlichen durch die Dimensionierung
des aus dem Ladewiderstand 36 und dem Ladekondensator 38 gebildeten
RC-Gliedes bestimmt. Nach Abschaltung der Steuerspannung Ue entlädt sich
der Ladekondensator 38 über
einen Entladewiderstand 44 und eine Entladediode 46 auf
die nun spannungslose Versorgungsleitung 32. Damit ist
das Zeitglied 12 wieder einschaltbereit.
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Die steuerbare Spannungsquelle 14 besteht aus
einer die Ladespannung des Ladekondensators 38 auswertenden
Schwellwertschaltung und einer mit deren Ausgang gekoppelten Spannungsbegrenzeranordnung.
Die Spannungsbegrenzeranordnung besteht aus der Reihenschaltung
eines ersten Vorwiderstandes 48 und einer Z-Dioden-Reihe 50 und
ist zwischen der Versorgungsleitung 32 und dem Bezugspotenzial
angeordnet. Die Schwellwertschaltung weist einen in Sourceschaltung
angeordneten dritten Transistor 52 auf. Der Ladekondensator 38 ist über eine
zweite Z-Diode 54 mit dem Gateanschluss des dritten Transistors 52 verbunden.
Ein zwischen dem Gateanschluss des dritten Transistors 52 und
Bezugspotenzial angeordneter Ableitwiderstand 56 dient
dem Schutz der Gateelektrode. Der Drainanschluss des dritten Transistors 52 ist über einen
Arbeitswiderstand 58 mit einem zweiten Verbindungspunkt 60,
der dem ersten Vorwiderstand 48 und der Z-Dioden-Reihe 50 gemeinsam
ist, verbunden. Solange die Spannung über dem Ladekondensator 38 noch
nicht die Summe aus der Z-Spannung der zweiten Z-Diode 54 und
der Schaltschwelle der Gatespannung des dritten Transistors 52 überschritten hat,
befindet sich der dritte Transistor 52 im gesperrten bzw.
nichtleitenden Zustand. In diesem Falle steht am zweiten Verbindungspunkt 60 die
Anzugsspannung Ua an, die sich aus der Summe der Z-Spannungen der
Z-Dioden- Reihe 50 ergibt. Überschreitet
am Ende der Anzugsphase die Spannung am Ladekondensator 38 die
Summe aus der Z-Spannung der zweiten Z-Diode 54 und der
Schaltschwelle der Gatespannung des dritten Transistors 52,
gelangt dieser in den durchgesteuerten bzw. leitenden Zustand. In
diesem Falle sinkt die Spannung am zweiten Verbindungspunkt 60 weit
unter die Anzugsspannung Ua. Der Widerstandswert des Vorwiderstandes 48 wird
groß gegenüber dem
Widerstandswert des Arbeitswiderstandes 58 gewählt.
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Die ersten Schaltmittel 16 bestehen
aus einem als Sourcefolger geschalteten ersten Transistor 62 mit
einer ersten Schutzdiode 64 zum Schutz des ersten Transistors 62 vor
negativen Spannungsspitzen zwischen dessen Gate- und Sourceanschluss. Der
mit dem ersten Anschluss 18 der Antriebsspule 4 verbundene
Ausgang der ersten Schaltmittel 16 ist mit dem Sourceanschluss
des ersten Transistors 62 identisch und gibt während der
Anzugsphase die um die Gate-Source-Spannung des ersten Transistors 62 verminderte
Haltespannung Ua aus. Durch das Absinken des Potenzials an dem zweiten
Verbindungspunkt 60 zum Ende der Anzugsphase wird der erste
Transistor 62 gesperrt.
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Der Gleichspannungswandler 10 besteht aus
einem eingangsseitig mit der Versorgungsleitung 32 verbundenen
Wandlerschaltkreis 66, aus ausgangsseitigen Glättungsmitteln
sowie Erfassungsmitteln zur Erfassung und Regelung der ausgegebenen Haltespannung
Uh. Die Glättungsmittel
bestehen in üblicher
Weise aus einer Glättungsdrossel 68 sowie einer
Rückführdiode 70 am
Ausgang des Wandlerschaltkreises 66 und aus einem der Glättungsdrossel 68 nachgeschalteten
zweiten Glättungskondensator 72. Über dem
zweiten Glättungskondensator 72 steht bei
angelegten Steuerspannung Ue die Haltespannung Uh an. Die Erfassungsmittel
bestehen aus einer parallel zum zweiten Glättungskondensator 72 angeordneten
Reihenschaltung einer dritten Z-Diode 74 mit einer Fotodiode 76 und
aus einem optisch mit der Fotodiode 76 gekoppelten Fototransistor 78.
Der Fototransistor 78 ist mit seinem Emitteranschluss an den
Ausgang und mit seinem Kollektoranschluss an einen Stelleingang
des Wandlerschaltkreises 66 geführt. Die Haltespannung Uh wird
damit durch die Summe aus der Z-Spannung der dritten Z-Diode 74 und
der Durchlassspan nung der Fotodiode 76 bestimmt. Nach dem
Anlegen der Steuerspannung Ue ist die Haltespannung Uh in etwa 30
ms hochgelaufen. Nach dem Abschalten der Steuerspannung Ue entlädt sich
der zweite Glättungskondensator 72 in kurzer
Zeit über
den aus Trenndiode 24, Antriebsspule 4 und Schaltstrecke
des zweiten Schaltmittels 22 gebildeten Strompfad.
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Die zweiten Schaltmittel 22 enthalten
einen in Sourceschaltung angeordneten zweiten Transistor 80.
Dieser ist eingangsseitig über
einen zweiten Vorwiderstand 82 mit dem ersten Anschluss 18 der
Antriebsspule 4 verbunden und mit einer zweiten Schutzdiode 84 beschaltet.
Die zweite Schutzdiode 84 ist als Z-Diode ausgebildet und schützt den Gateanschluss
des zweiten Transistors 80 – insbesondere während der
Anzugsphase – vor
zu hohen Spannungen. Der Drainanschluss des zweite Transistors 80 ist
mit dem zweiten Anschluss 20 der Antriebsspule 4 verbunden.
Der zweite Transistor 80 ist in der Anzugsphase aufgrund
der Anzugsspannung Ua vom Ausgang der ersten Schaltmittel 16 und
in der Haltephase aufgrund der Haltespannung Uh über die leitende Trenndiode 24 in
den durchgesteuerten bzw. leitenden Zustand geschaltet, sodass die
Antriebsspule 4 in beiden Phasen dauerhaft stromführend ist.
Bei fehlender oder abgeschalteter Steuerspannung Ue befindet sich
der zweite Transistor 80 im gesperrten bzw. nichtleitenden
Zustand, sodass die Antriebsspule 4 keinen dauerhaften
Strom führen kann.
Parallel zur Schaltstrecke des zweiten Transistors 80 ist
ein Freilaufmittel 86 angeordnet, das im Beispiel als Z-Diode
ausgeführt
ist. Sowohl in der Anzugsphase als auch in der Haltephase ist das
Freilaufmittel 86 durch die durchgesteuerte Schaltstrecke des
zweiten Transistors 80 kurzgeschlossen und damit wirkungslos.
Beim Sperren des zweiten Transistors 80 läuft sich
die Antriebsspule 4 dagegen über den aus Freilaufmittel 86,
Rückführdiode 70,
Glättungsdrossel 68 und
Trenndiode 24 bestehenden Strompfad in kurzer Zeit frei.
Die in der Hauptsache durch die Z-Spannung des Freilaufmittels 86 bewirkte
relativ hohe Freilaufspannung führt
zu einem raschen Abbau der in der Antriebsspule 4 gespeicherten
magnetischen Energie und damit zu einer schnellen Abschaltung des
Magnetantriebes.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. So
kann die Erfindung auch mit einem differenzierenden Zeitglied ausgeführt werden,
wie es beispielsweise der eingangs genannten Druckschrift
DE 92 16 041 U1 entnommen
werden kann.
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- 2
- Steueranordnung
- 4
- Antriebsspule
- 6
- Steuereingang
- 8
- Gleichrichteranordnung
- 10
- Gleichspannungswandler
- 12
- Zeitglied
- 14
- Spannungsquelle
- 16
- erste
Schaltmittel
- 18;
20
- Anschluss
- 22
- zweite
Schaltmittel
- 24
- Trenndiode
- 26
- Brückengleichrichter
- 28
- Begrenzeranordnung
- 30
- 1.
Glättungskondensator
- 32
- Vorsorgungsleitung
- 34;
36
- Ladewiderstand
- 38
- Ladekondensator
- 40
- erster
Verbindungspunkt
- 42
- erste
Z-Diode
- 44
- Entladewiderstand
- 46
- Entladediode
- 48
- erster
Vorwiderstand
- 50
- Z-Dioden-Reihe
- 52
- dritter
Transistor
- 54
- zweite
Z-Diode
- 56
- Ableitwiderstand
- 58
- Arbeitswiderstand
- 60
- zweiter
Verbindungspunkt
- 62
- erster
Transistor
- 64
- erste
Schutzdiode
- 66
- Wandlerschaltkreis
- 68
- Glättungsdrossel
- 70
- Rückführdiode
- 72
- 2.
Glättungskondensator
- 74
- dritte
Z-Diode
- 76
- Fotodiode
- 78
- Fototransistor
- 80
- zweiter
Transistor
- 82
- zweiter
Vorwiderstand
- 84
- zweite
Schutzdiode
- 86
- Freilaufmittel
- Ua
- Anzugsspannung
- Ub
- Betriebsspannung
- Ue
- Steuerspannung
- Uh
- Haltespannung