DE1140289B

DE1140289B - Circuit arrangement for approximating the pull-in and drop-out voltage of a relay

Info

Publication number: DE1140289B
Application number: DEF28482A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenter Eckermann
Original assignee: Frako Kondensatoren und Apparatebau GmbH
Current assignee: Technologiepark Teningen GmbH
Priority date: 1959-05-21
Filing date: 1959-05-21
Publication date: 1962-11-29

Description

Schaltungsanordnung zur Annäherung der Anzugs- und Abfallspannung eines Relais Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Annäherung der Anzugs- und Abfallspannung eines Relais, vorzugsweise für die Verwendung in einer Spannungsüberwachungsschaltung, wobei das Relais zwei Wicklungen enthält, von denen eine im Ausgangskreis und eine als Rückkopplungswicklung im Eingangskreis eines Transistors liegt.Circuit arrangement for approximating the pull-in and drop-out voltage of a relay The invention relates to a circuit arrangement for approximating the Pick-up and drop-out voltage of a relay, preferably for use in one Voltage monitoring circuit, the relay containing two windings, one of which one in the output circuit and one as a feedback winding in the input circuit Transistor lies.

Die Aufgabe, die Anzugs- und Abfallspannung eines Relais beliebig nahe wählen zu können, ergibt sich beispielsweise bei Kraftversorgungsanlagen für Telefonnetze, die vorsehen, daß die Energieversorgung des Telefonnetzes normalerweise von einem Wechselstromnetz aus erfolgt, wobei gegebenenfalls gleichzeitig eine Pufferbatterie gespeist wird, welche die Stromversorgung des Netzes bei einer Störung, z. B. bei Wechselstromausfall oder Störung innerhalb des Gerätes, übernehmen kann.The task, the pick-up and drop-out voltage of a relay as desired To be able to choose closely results, for example, in power supply systems for Telephone networks, which provide that the energy supply of the telephone network normally takes place from an alternating current network, with a buffer battery if necessary is fed, which the power supply of the network in the event of a fault, z. B. at AC power failure or malfunction within the device.

Da die dem Telefonnetz zur Verfügung gestellte Betriebsspannung einen streng definierten Wert, z. B. 61 Volt ± 1 1/o, einhalten muß, ist es offensichtlich, daß schon eine geringfügige Abweichung des definierten Gleichspannungswertes festgestellt werden muß, und zwar gleichgültig, in welcher Richtung die Spannungsabweichung erfolgt, d. h. unabhängig davon, ob sie positiv oder negativ ist. üblicherweise reicht der Betrag der Störgröße nicht aus, ein Relais zum Schalten zu bringen, und es können erst recht nicht genau definierte Schaltpunkte des Relais eingehalten werden, wenn dieses, wie es üblicherweise der Fall ist, mit der vom Telefonnetz bestimmten Spannung gespeist wird und die die Umschaltung auslösende Störgröße beispielsweise nur 0,5 1/o des Sollwertes beträgt. In diesem Fall ändert sich auch die Erregung des Relais um lediglich 0,5 1/o, d. h. um einen Wert, der innerhalb der statistischen Schwankungen der Anzugs- bzw. Abfallwerte eines Relais liegt. Man kann in diesem Falle eine kurze Betätigungszeit nicht erwarten, selbst dann nicht, wenn dem Relais irgendwelche Schalthilfen beigegeben werden, z. B. Kondensatoren usw.Since the operating voltage made available to the telephone network has a strictly defined value, e.g. B. 61 volts ± 1 1 / o, it is obvious that even a slight deviation of the defined DC voltage value must be determined, regardless of the direction in which the voltage deviation occurs, i. H. regardless of whether it is positive or negative. Usually the magnitude of the disturbance variable is not sufficient to cause a relay to switch, and it is even more not possible to maintain precisely defined switching points of the relay if it is supplied with the voltage determined by the telephone network, as is usually the case, and the the disturbance that triggers the switchover is, for example, only 0.5 1 / o of the setpoint. In this case, the excitation of the relay also changes by only 0.5 1 / o, i.e. H. by a value that lies within the statistical fluctuations of the pull-in and drop-out values of a relay. In this case, you cannot expect a short actuation time, even if the relay has any switching aids attached, e.g. B. capacitors etc.

Um die vorstehend genannten Schwierigkeiten zu überwinden, ist es erforderlich, an dem Relais bei einem genau definierten Wert eine sprunghafte Änderung des Speisestromes und damit seiner Erregung zu bewirken. Dies kann beispielsweise durch eine Rückkopplungsschaltung erfolgen.To overcome the above difficulties, it is required, a sudden change at the relay at a precisely defined value of the supply current and thus its excitation. This can be, for example be done by a feedback circuit.

Es ist eine transistorgesteuerte Relaisvorrichtung bekannt, bei welcher zur Erzielung einer besonders großen Empfindlichkeit der Relaisvorrichtung eine Rückkopplungswicklung vorgesehen ist. Bei dieser bekannten Relaisvorrichtung ist auch bereits ein von dcm Relais betätigter Kontakt vorgesehen, welcher eine Wicklung des Relais an die Spannungsquelle der Vorrichtung anschließt, sobald das Relais angezogen wird. Dadurch wird die Erregung des Relais so lange aufrechterhalten, bis der Kontakt willkürlich unterbrochen wird. Mit dieser bekannten Vorrichtung ist die Annäherung der Anzugs- und Abfallspannung des Relais nicht möglich.There is known a transistor-controlled relay device in which to achieve a particularly high sensitivity of the relay device a Feedback winding is provided. In this known relay device is a contact actuated by the dcm relay, which has a winding of the relay connects to the voltage source of the device as soon as the relay is attracted. This will keep the relay energized as long as until contact is arbitrarily broken. With this known device the approach of the relay's pick-up and drop-out voltages is not possible.

Es ist weiterhin eine Schaltung zur Verringerung des relativen Unterschiedes zwischen Ansprech- und Abfallwert eines Relais bekannt, bei welcher das Relais über einen Transistor betrieben wird, wobei der Arbeitspunkt unterhalb der Ansprechschwelle liegt. Mit einer solchen Schaltung kann der relative Unterschied zwischen Ansprech- und Abfallwert eines Relais zwar verringert werden, jedoch ist die Einstellung bzw. Veränderung des Ansprech- oder Ab- fallwertes praktisch nicht möglich. Im übrigen läßt die Schaltung auch nur einen bestimmten minimalen Unterschied zwischen Ansprech- und Abfallwert zu.A circuit for reducing the relative difference between the response value and the dropout value of a relay is also known, in which the relay is operated via a transistor, the operating point being below the response threshold. With such a circuit, the relative difference between attack and release value may be a relay to reduce, but the adjustment or modification is not possible the response or waste falling value practical. In addition, the circuit allows only a certain minimal difference between the pickup and dropout values.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Annäherung der Anzugs-und Abfallspannung eines Relais zu schaffen, mit welcher Ansprechwert und Abfallwert des Relais einander beliebig nahe gewählt werden können, und bei welcher eine sehr kurze Betätigungszeit des Relais erhalten wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungswicklung, welche mit einem Ende an einem Punkt eines an die speisende Leitung angeschlossenen Spannungsteilers geführt und mit dem anderen Ende an die Basiselektrode des Transistors angeschlossen ist, durch einen Ruhekontakt des Relais überbrückt ist und daß von der Basiselektrode des Transistors über einen Arbeitskontakt eine Verbindung an einen weiteren Spannungsteiler vorgesehen ist. Die Erfindung ist in einer Ausführungsform schematisch in der Figur dargestellt.The invention is based on the object of a circuit arrangement to approximate the pull-in and drop-out voltage of a relay to create with which The response value and the dropout value of the relay can be selected as close to each other as desired, and at which a very short actuation time of the relay is obtained. The invention is characterized in that the feedback winding, which with one end guided at one point of a voltage divider connected to the feeding line and the other end is connected to the base electrode of the transistor, is bridged by a break contact of the relay and that of the base electrode of the transistor connects to another voltage divider via a normally open contact is provided. The invention is schematic in one embodiment shown in the figure.

An die zu überwachende Leitung sind zwei Spannungsteiler angeschlossen, die aus den Widerständen Wil und Wi, bzw. Wi, und Wi4 bestehen.Two voltage dividers, which consist of the resistors Wil and Wi, or Wi, and Wi4, are connected to the line to be monitored.

Den Ausgangskreis des Transistors Tl bildet die Emitter-Kollektor-Strecke, wobei zwischen der Kollektorelektrode und dem das negative Potential führenden Spannungsleiter die eine Wicklung 1 eines Relais A angeschlossen ist. Das Relais A soll, wenn die Spannung zwischen den beiden potentialführenden Leitern einen bestimmten Wert unterschreitet bzw. überschreitet, einen in der Zeichnung nicht dargestellten Schaltkonakt betätigen, der einen an das Ab- weichen des definierten Spannungswertes geknüpften Arbeitsvorgang auslösen soll. al und a. sind ein Arbeitskontakt bzw. ein Ruhekontakt des Relais.The output circuit of the transistor T1 forms the emitter-collector path, one winding 1 of a relay A being connected between the collector electrode and the voltage conductor carrying the negative potential. If the voltage between the two potential-carrying conductors falls below or exceeds a certain value, the relay A should actuate a switching contact, not shown in the drawing, which should trigger an operation linked to the deviation from the defined voltage value. al and a. are a normally open contact or a normally closed contact of the relay.

Die Arbeitsweise der Schaltung ergibt sich wie folgt: Wenn die Betriebsspannung unterhalb eines bestimmten Spannungswertes liegt, so herrscht im wesentlichen der in der Fig. 1 dargestellte Schaltzustand. Es fließt dann ein verhältnismäßig kleiner Strom von der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T 1 durch die Relaiswicklung 1. Der bei geringen Kollektorströmen des Transistors Tl bereits ansprechende Ruhekontakt a, ist daher bereits geöffnet. Unter diesen Verhältnissen herrscht, wenn man von dem Spannungsgefälle absieht, welches der von der Basiselektrode des Transistors Tl ausgehende kleine Strom an der Wicklung 2 erfährt, die Spannung Ub, an der Basiselektrode. Steigt nun die zu überwachende Spannung an, so steigt damit auch die an der Basiselektrode des Transistors Tl herrschende Spannung Ub; dadurch wird der Emitter-Kollektor-Strom des Transistors Tl größer, und diese Stromvergrößerung bewirkt eine Änderung des magnetisehen Induktionsflusses in dem Kern des Relais A, welche an der Wicklung 2 eine Spannung induziert, die sich dem am Spannungsteiler Wil, Wi" abgegriffenen Potential überlagert und zusätzlich' den Transistor T 1 steuert. Der Wicklungssinn der Spulen 1 und 2 zueinander wird so gewählt, daß sich eine positive Rückkopplung ergibt. Es steigt daher der Kollektorstrom il,#c schneller an, als es der statischen Aussteuerung entsprechen würde, was zur Folge hat, daß die magnetische Durchflutung des Relais A vergrößert wird und das Relais nach kürzester Zeit umschaltet.The mode of operation of the circuit results as follows: If the operating voltage is below a certain voltage value, the switching state shown in FIG. 1 essentially prevails. A relatively small current then flows from the emitter-collector path of the transistor T 1 through the relay winding 1. The normally closed contact a, which is already responding when the collector currents of the transistor Tl are low, is therefore already open. Under these conditions, if one disregards the voltage gradient which the small current emanating from the base electrode of the transistor T1 experiences at the winding 2, the voltage Ub at the base electrode prevails. If the voltage to be monitored now rises, the voltage Ub prevailing at the base electrode of the transistor T1 also rises; this increases the emitter-collector current of the transistor Tl, and this increase in current causes a change in the magnetic induction flux in the core of the relay A, which induces a voltage on the winding 2 which is superimposed on the potential tapped at the voltage divider Wil, Wi " and additionally ' controls the transistor T 1. The direction of winding of the coils 1 and 2 with respect to one another is selected in such a way that there is a positive feedback The result is that the magnetic flow through relay A is increased and the relay switches over after a very short time.

An sich würde diese durch Rückkopplung auftretende Vergrößerung des die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Tl durchfließenden Stromes wieder aufhören, wenn ein stationärer Zustand erreicht wird; es würde dann auch die Magnetisierung des Kernes des Relais A wieder zurückgehen.As such, this increase in the current flowing through the emitter-collector path of the transistor T1, which occurs due to feedback, would cease again when a steady state is reached; the magnetization of the core of relay A would then also decrease again.

Um dies zu verhindern, wird die Basiselektrode des Transistors Tl über den Arbeitskontakt al an den Potentiometerabgriffpunkt Ub2 geschaltet, welcher stärker negativ gewählt ist als der Abgriffpunkt Ubl, so daß der jetzt stationär fließende Kollektorstrom gerade die Halteerregung des Relais A liefert.In order to prevent this, the base electrode of the transistor Tl is connected via the normally open contact al to the potentiometer tap point Ub2, which is selected to be more negative than the tap point Ubl, so that the collector current, which is now steadily flowing, just supplies the holding excitation of the relay A.

Das Relais A gelangt wieder zum Abfall, wenn die zu überwachende Spannung so weit fällt, daß das aus dem Emitter-Kollektor-Strom resultierende Magnetfeld das Relais A nicht mehr so weit erregt hält, daß der Arbeitskontakt al geschlossen wird. Durch öffnen des Kontaktes entsteht wiederum eine induzierte Spannung, welche aber jetzt im Vergleich zum Anzugsvorgang umgekehrte Polung besitzt. Dadurch erhält die Basiselektrode eine positive Spannung Ub, die den Emitter-Kollektor-Strom zu Null macht. Es wird also auch der Abfallvorgang erheblich begünstigt.The relay A falls again when the voltage to be monitored falls so far that the magnetic field resulting from the emitter-collector current no longer keeps the relay A excited so far that the normally open contact al is closed. When the contact is opened, an induced voltage is generated, which, however, now has the opposite polarity compared to the tightening process. As a result, the base electrode receives a positive voltage Ub, which makes the emitter-collector current zero. The waste process is therefore also significantly favored.

Es ist ersichtlich, daß die Ansprechspannung des Relais A durch geeignete Wahl des Widerstandsverhältnisses der Widerstände Wi, und Wi 2 zueinander bestimmt ist. Die Abfallspannung indessen ist durch die Wahl des Widerstandsverhältnisses der Widerstände Wi, und Wi4 zueinander bestimmt. Dementsprechend läßt sich erreichen, daß Anzugsspannung und Abfallspannung beliebig nahe zueinander liegen können.It can be seen that the response voltage of the relay A is determined by a suitable choice of the resistance ratio of the resistors Wi 1 and Wi 2 to one another. The drop-out voltage, however, is determined by the choice of the resistance ratio of the resistors Wi, and Wi4 to one another. Accordingly, it can be achieved that the pull-in voltage and the drop-out voltage can be as close as desired to one another.

Zweckmäßig,erweise ist ein Ruhekontakt a, vorgesehen, der die Rückkopplungsspule 2 des Relais A im Ruhestand überbrückt. Die Anwendung des Ruhekontaktes a. wirkt sich insofern günstig aus, als bei "e Cr ringen , Schwankungen des Arbeitspunktes nahe dem Schwellwert des Transistors Änderungen des Magnetflusses in dem Kern vermieden werden.Appropriately, a normally closed contact a is provided, which bridges the feedback coil 2 of the relay A in the idle state. The use of the normally closed contact a. has a beneficial effect in that with "e Cr wrestling , fluctuations in the operating point close to the threshold value of the transistor, changes in the magnetic flux in the core are avoided.

Für den Anzugsvorgang liegt der Arbeitspunkt des Transistors Tl zweckmäßigerweise oberhalb des Schwellwertes, und zwar vorzugsweise im Punkt der maximalen Steilheit, damit die Rückkopplungswirkung am stärksten zur Geltung kommt.The operating point of the transistor T1 is expediently located for the tightening process above the threshold value, preferably at the point of maximum steepness, so that the feedback effect comes into its own.

Die beschriebene Schaltung nützt eine Rückkopplung durch eine zweite Wicklung des Relais aus. Es läßt sich hiermit eine sehr hohe Schaltgenauigkeit erreichen; es ist jedoch notwendigerweise die Erregungsgeschwindigkeit des Relais abhängig von den Zeitkonstanten der Relaisspulen. Diese sind Induktivitäten, und eine plötzliche Änderung der primärseitigen Erregung bedeutet nicht, daß genau zu demselben Zeitpunkt auf der Sekundärseite eine Spannung induziert wird, die den Transistor veranlaßt, die primärseitige Erregung momentan zu erhöhen. Vielmehr erfolgt der Schaltvorgang entsprechend den sich einstellenden Werten eines Rückkopplungskreises.The circuit described uses a feedback through a second Winding the relay off. A very high switching accuracy can hereby be achieved; however, it is necessarily dependent on the excitation speed of the relay of the time constants of the relay coils. These are inductors, and a sudden one Change in primary-side excitation does not mean that it is exactly at the same point in time a voltage is induced on the secondary side, which causes the transistor to to momentarily increase the primary-side excitation. Rather, the switching process takes place according to the values of a feedback loop that are established.

Claims

PATENT CLAIM: Circuit arrangement for approximating the up and down voltage of a relay, preferably for use in a voltage monitoring circuit, the relay containing two windings, one of which is in the external circuit and one as a feedback winding in the input circuit of a transistor, characterized in that, bridged that the feedback winding (2), which is guided at one end to a point (Ubl) a device connected to the feeding line voltage divider and connected with g the other end to the base electrode of the transistor (T1), aj through a normally closed contact (of the relay and that a connection to a further voltage divider point (Ub2) is provided from the base electrode of the transistor (T1) via a normally open contact (a1) .