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Schaltungsanordnung zur überwachung einer Spannung mit vorgegebenem
Spannungsbereich Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung
einer Spannung mit vorgegebenem Spannungsbereich. In der gesamten Fernmeldetechnik
wird häufig die Überwachung einer Spannung gefordert. Dabei soll beim über- oder
Unterschreiten je
eines vorgegebenen Spannungswertes signalisiert werden.
Hierbei ist oft uninteressan4 ob die in dem betreffenden Fall anstehende Spannung
zu klein oder zu groß ist. Es genügt meist eine Anzeige, daß die zu überwachende
Spannung nicht mehr in dem zulässigen vorgegebenen Spannungsbereich liegt. Derartige
Anzeigevorrichtungen werden in den verschiedensten Ausführungsformen, z. B. auch
in Prüfanlagen zur Anzeige von »gutein« und »schlechtem« Prüfgut, sowie in Rechenanlagen
bei der Prüfung eines Codezeichens verwendet. Es sind verschiedene Anordnungen für
elektronische Spannungsregler bekannt, die bei bestimmten Ausgangsspannungswerten
oder Ausgangsstromwerten Schaltvorgänge, z. B. Abschaltung, einleiten, damit keine
Beschädigung der Regeleinrichtungen auftreten.
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Es sind weiterhin Schaltungsanordnungen zur Überwachung einer Spannung
bekamt, die je nach Einstellung über- und Unterschreitungen der zu überwachenden
Spannung signalisieren. Dabei wird von einer Teilspannung der zu überwachenden
Spannung ein Indikator gesteuert. Wird der vorgegebene Spannungsgrenzwert erreicht,
dann spricht der Indikator an, und der Spannungsteiler für die Steuersparmung des
Indikators wird so beeinflußt, daß der Indikator erst bei einem etwas kleineren
Spannungswert wieder abgeschaltet wird. Dadurch ist sichergeste114 daß bei kleinen
Spannungsschwankungen um den vorgegebenen Spannungswert der Indikator nicht dauernd
ein- und ausgeschaltet wird. Für eine überwachung einer Spannung in einem vorgegebenen
Spannungsbereich ist für den unteren und oberen Spannungsgrenzwert je eine
derartige Anordnung erforderlich-. Der Zustand beider Indikatoren gibt
dann
über die Größe der überwachten Spannung Aufschluß.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine wesentliche Vereinfachung der Überwachung
einer Spannung in vorgegebenem Spannungsbereich anzugeben, wobei die Anzeige über
einen Indikator übernommen wird. Dieser Indikator spricht unabhängig davon an, ob
der untere oder obere Spannungsgrenzwert überschritten wird. Die Schaltungsanordnung
zur Überwachung einer Spannung in einem vorgegebenen Spannungsbereich ist erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Indikator vorgesehen ist, dessen Eingangskreis
jeweils über zwei Gleichrichter sowohl an einem Teil der zu -überwachenden
Spannung als auch an einem Teil einer Vergleichsspannung liegt, wobei die
zu überwachende Spannung un& die Vergleichsspannung einpolig miteinander verbunden
sind, und daß die Teilspannungen so gewählt sind, daß der Indikator bei zu großer
Spannung von der Teilspannung der zu überwachenden Spannung und bei zu kleiner Spannung
von der Teilspannung der Vergleichsspannung angesteuert wird.
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Die zwei Gleichrichter liegen gemäß der Schaltungsanordnung nach der
Erfindung je an einem An-# schluß des Indikator-Eingangskreises und der Teilspannung
und sind in bezug auf die treibenden Teilspannungen in Sperrichtung eingeschaltet.
Eine weitere Ausgestaltung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung sieht vor,
daß der Teil der zu überwachenden Spannung an einem Widerstand abgegriffen
ist, der über eine Zenerdiode als Vorwiderstand gespeist ist. Ist die zu überwachende
Spannung über einen weiteren Transistor an die Überwachungseinrichtung angeschaltet,
dann kann die Belastung der zu überwachenden Spannung klein gehalten werden. Bei
der Überwachung einer Wechselspannung wird diese über ein zusätzliches Siebglied
angeschaltet. Der Teil der Vergleichsspannung der Überwachungseinrichtung ist durch
eine Zenerdiode stabilisiert.
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Die Erfmdung wird an Hand von zwei AusfÜhrungsbeispielen, wie sie
in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind, näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine überwachungseinrichtung, die innerhalb des
vorgegebenen Spannungsbereiches signalisiert, und
Fig. 2 eine überwachungseinrichtung
für eine Wechselspannung mit geringer Belastung der zu, überwachenden Spannung.
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In der Fig. # 1 ' P,*t #-,-Ul- die zu überwachen,de Spannung,
während#'U 2 eine zum Ygrgle#lc#li, benötigte Hilfssparmung dardtellt Bind 'auch
zur Speisung der überwachungseiniAhi#g dient. Der Stromverbrauch aus der zu überwachenden
Spannungsquelle Ul ist 'daher sehr gering und nüj#d&cWddil Sp#timungsteller,
bestehend aus der Zenerdiode,Z-und den Widerständen Wil und W12, gegbben. Die,Zenerdiode
reduziert die zu überwachende e nnung Ul auf einen Meßweit,' der # an dein
- Widerstand WI 2 abgegriffen wird, und hat gegenüber - einem Vorwiderstand
außerdem den Vorteil, daß die gesamten Schwankungen der Spannung Ul in ihrer vollen
Größe an den Widerständen Wil und W12 wirksam werden.
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Die eigentliche Vergleichsspannung dazu wird aus der Hilfsspannung
U2 gewonnen, indem zunächst über einen Spannungsteiler, bestehend aus dem
Widerstand Wi 6 und der Zenerdiode ZL, eine konstante Spannung Uk.."t gewonnen
wird. Daraus wird über einen weiteren einstellbaren Spannungsteiler, bestehend aus
den Widerständen Wi 3, Wi 4 und Wi 5,
die zum Vergleich
erforderliche Teilspannung gebildet. Die an dem WiderstandM4 stehende Teilspannung
wird mit der, am Widerstand Wi 2 stehenden Meßspannung verglichen. Aus diesemGrunde
sind diese beiden Spannungen Über'je zwei Gleichrichter Glr 1,
G1r3
bzw. G1r2, G1r4 mit Eingangskreis des Indikators verbunden. Der Widerstand W15 dient
zur genauen Einstellung der ' Vergle#ichsspannung, während durch die Widerstände
Wi2 und W14 die Größe des Spannungsbereiches'bestimmt wird # Die Schaltungsanordnung
wird vorteilhafterweise beim Nennwert der zu überwachenden Spannung eingeregelt,
und zwar so, daß die Knotenpunkte A und C
das gleiche- Poe .etiä"t,
aufweisen wie die Punkte B und D.- Die Punkte C und D sind
dabei positiver als die Punkte A und Bi# Somit ist auch die Basis des Transistors
Tr#l'posl'Üver als der Emitter. Der Transistor Trl ist gesperrt Damit
kann Über den Widerstand W17 der Transistor Tr2 ausgesteuert werden, und
die Lampe L'Iöt[r;htet auf zum Zeichen, daß die anstehende Spannung im vorgegebenen
Spannungsbereich liegt. Durch',eine zusätzliche nachgeschaltete Inverterstufe läßt.
sich die Schaltungsanordnung in einfacher Weise auch'so#auslegen, daß der Indikator
außerhalb des zulässigen . Spannungsbereiches anspricht.
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,Steigt nun die Spannung Ul um einen bestimmten Betrag, dann
ist atieli die Spannung im Punkt A um diesen Betrag negativer als im Punkt
B. Da die Widerstände Wil'und W14 wesentlich kleiner sind als die Widerstände Wil
und W13, werden auch die Spannungen in d6n Punkten C und D nur geringfügig
positiver sein als in den Punkten A # und B. Punkt C
wird somit nach
dein Ansteigen der Spannung Ul bald negativer sein als Punkt B. Dem Transistor
Tr 1
wird nun über den igleicluichter'Glr2 die Spannung vom Punkt B
äfi Emitterpotential zugeführt. über den Punkt C bekoniiÜf :der Transistor
über den Gleichrichter G1r3 ein6#,# negative Basisspannung, wodurch er leitend wird.
Der,51 leichrichter Glr 4 verhindert die Beeinflussung der Basis durch das positive
Potential des Punktes D. # # # ' 1 , ' ' .
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# . Ist der Transist.6r Tr. 1 leitend, dann wird die
Aussteuerung des Transistors Tr2 verhindert. Die Lampe L erlöscht und zeigt damit
an, daß die anstehende Spannung -den vorgegebenen Spannungs-
bereich verlassen
hat.
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# Sinkt die Spannung Ul, dann ist der Vorgang ähnlich. Die Spannungen
in den Punkten A und C werden positiver als in den Punkten B und
D. Der Transistor Trl erhält in diesem Falle seine Emitterspannung über den
Gleichrichter Glr 1 vom Punkt A und seine Basisspannung über den Gleichrichter
G1r4 vom Punkt D. Damit wird der Transistor Tr 1 leitend, und die
Lampe L erlöscht auf die gleiche Weise wie beim Ansteigen der Spannung Ul.
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Um die Vergleichsanordnung durch den Transistor Trl nicht
unnötig hoch zu belasten, erhält der Kollektorkreis einen hochohmigen WiderstandW17.
Das erforderliche Ausgangssignal, z. B. Leuchten der Lampe L, wird erst durch eine
nachgeschaltete Verstärkerstufe Tr2 gebracht. Als Sperrspannung für die Basis des
Transistors Tr2 dient der am Widerstand W15 liegende nahezu konstante Spannungsabfall.
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In der Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung zur überwachung einer Wechselspannung
dargestellt. Die Spannung wird durch ein Siebglied, bestehend aus Gleichrichter
Glr 5 und Kondensator C, zunächst in eine Gleichspannung umgewandelt
und dann einem hochohmigen Steuerkreis eines Verstärkertransistors Tr2 zugeführt.
Daher kann die Belastung der zu überwachenden Spannung sehr klein
gehalten werden. Bei dem hochohmigen Steuerkreis ist außerdem -der Aufwand für die
Siebung gering.
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Die im Emitterkreis des Verstärkertransistors Tr3 entstehende Gleichspannung
wird, wie bei der Schaltungsanordnung nach der Fig- 1, von der nachgeschalteten
Vergleichseinrichtung mit Indikator in der gleichen Weise überwacht.