-
Transistorisierte Relaisschaltung zur überwachung und Regelung einer
Gleichspannung Bei Stromversorgungsanlagen, beispielsweise der Nachrichtentechnik,
ist es oftmals notwendig, die Spannung zu überwachen und nur begrenzte Spannungsabweichungen
vom Einstellwert zuzulassen. Es wird demnach ein Gerät benötigt, welches bei einer
bestimmten positiven oder negativen Spannungsabweichung vom Einstellwert nach einer
einstellbaren Verzögerungszeit eine Melde- bzw. Schalt- oder Regeleinrichtung betätigt.
-
Die einfache Verwendung zweier Relais, von denen das eine bei negativer
und das andere bei positiver Spannungsabweichung anspricht, hat den Nachteil, daß
bei einer Ansprechempfindlichkeit von ± 5 II/o des Einstellwertes die geringsten
mechanischen Erschütterungen die Relais zum Ansprechen bringen. Durch die innerhalb
der gewünschten Ansprechempfindlichkeit auftretende Erschütterungsempfindlichkeit
sind die Ansprechwerte der Relais nicht mehr genau definiert.
-
Beim Kontaktvoltmeter besteht infolge gerigner Kontaktkraft und schleichender
Kontaktgabe die Gefahr der Kontaktbeschädigung, so daß kein exakter Ansprechwert
gegeben ist.
-
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat nicht nur eine sichere
Kontaktgabe, sondern auch eine frei wählbare Ansprechempfindlichkeit und einen änderbaren
Einstellwert der zu überwachenden Spannung.
-
Mit den bisher bekannten Schaltungsanordnungen sind elektrische Größen
nur in einer vorgegebenen Richtung zu überwachen.
-
Außerdem sind Anordnungen bekannt, bei denen mit verschieden spannungsabhängigen
Widerständen oder Kombinationen derselben Spannungregelungen in beiden Richtungen
erzielt werden können. Dabei tritt jedoch ein nicht beliebig zu änderndes Intervall
zwischen oberer und unterer Ansprechgröße der Regelanordnung auf.
-
Die bekannten Anordnungen sind entweder zu aufwendig, zu ungenau oder
in der bekannten Art zur Lösung des anstehenden Problems nicht verwendbar.
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine transistorisierte Relaisschaltungsanordnung
zur Überwachung und Regelung einer Gleichspannung und besteht darin, daß die nach
oben und unten zu überwachende Spannung über zwei Spannungsteiler, insbesondere
zwei Potentiometer, an zwei beim Einstellwert der Spannung gegensinnig ausgesteuerten
Transistoren liegt, so daß bei positiver oder negativer Spannungsänderung nur einer
davon umgeschaltet wird und dieser den jeweils nachgeschalteten Transistor in jedem
Falle in Durchlaßrichtung steuert und damit eine zusätzliche Spannungsquelle einem
Relais zuschaltet, das einen Regel- oder Steuerkreis betätigt.
-
An Hand der Zeichnung mit zwei Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung werden der Aufbau und die Wirkungsweise der Erfindung erläutert.
-
In F i g. 1 wird die Einsteuerung der Transistoren 2 und 2' von den
Potentiometern 1 und 1' vorgenommen. Die Transistoren 2 und 2' steuern die nachgeschalteten
Transistoren 3 und 3', welche mit den Relais 4 und 4' in Reihe liegen. Bei durchgeschaltetem
Transistor 3 oder 3' liegt die Spannung UZ am Relais 4 oder 4', und dasselbe spricht
an. Die zu überwachende Spannung U1 liegt an den Eingangsanschlüssen. Die Widerstände
5 und 5' gewährleisten die gewünschte Einsteuerung der Transistoren 3 und 3'.
-
Beim Einstellwert der Spannung U1 sind die über die Basis vermittels
der Potentiometer 1 und 1' gesteuerten Transistoren 2 und 2' so geschaltet,
daß der jeweils nachfolgende Transistor 3 und 3' gesperrt ist. Eine Änderung der
Spannung UI am Eingang der Schaltungsanordnung bewirkt auch eine Änderung der Basis-Emitter-Spannung
an den Transistoren 2 und 2'.
-
Bei positiver Abweichung der Spannung Ui. vom Einstellwert (Überspannung)
bleibt der Transistor 2 weiter geschlossen, denn die Basis wird gegenüber dem Emitter
positiv. Transistor 2' wird jedoch nun ebenfalls gesperrt, und damit wird der Transistor
3' in Durchlaßrichtung geschaltet, so daß der Stromkreis über das Relais 4' geschlossen
ist. Mit dem Relais kann nun eine Regel- oder Schalteinrichtung ausgelöst werden.
Bei negativer Abweichung der Spannung U1 vom Einstellwert (Unterspannung) wird der
Transistor 2' in die Sättigung gesteuert, der nachfolgende Transistor 3' bleibt
somit gesperrt, während der Transistor 2 und mit dem Transistor 2' auch der nachfolgende
Transistor 3 in Durchlaßrichtung geschaltet
ist. Damit ist der
Stromkreis mit dem Relais 4
und der Spannungsquelle U2 über den Transistor
3 geschlossen, und das Relais 4 spricht an.
-
Im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 wird eine Zenerdiode 6, die in
Reihe mit einer Schutzdiode 7 geschaltet ist, verwendet. Die Zenerdiode 6 wird im
Geleit des sogenannten Zencreffektes betrieben, so daß auch bei Änderung der Eingangsspannung
und der damit verbundenen Stromänderung die Spannung über der Zenerdiode 6 konstant
bleibt. Die Zenerdiode ersetzt somit eine konstante Spannungsquelle und hält den
Schaltungspunkt A auf konstantem Potential. Das Potentiometer ist so eingestellt,
daß beim Einstellwert der Spannung U1 Basis und Emitter des Transistors 2 etwa gleiches
Potential haben und der Transistor 2 gesperrt ist, während durch das Potentiometer
1' die Basis vom Transistor 2' gegenüber dem Emitter negativ vorgespannt ist, so
daß die Kollektor-Emitter-Schicht vom Transistor 2' in Durchlaßrichtung gepolt ist.
Bei gesperrtem Transistor 2 ist auch der nachfolgende Transistor 3 gesperrt, während
der dem Transistor 2' nachfolgende Transistor 3' nur dann gesperrt ist, wenn der
Transistor 2' in Durchlaßrichtung gepolt ist.
-
Eine positive Abweichung der Spannung Ui vom Einstellwert bewirkt,
daß der Transistor 2 und damit auch Transistor 3 weiterhin gesperrt bleibt, denn
die Basis des Transistors 2 wird positiv gegenüber dem Emitter. Gleichzeitig wird
der Transistor 2' in Sperrrichtung gepolt und damit der nachfolgende Transistor
3' in Durchlaßrichtung gesteuert.
-
Bei negativer Abweichung der Spannung U1 vom Einstellwert wird der
Transistor 2' in die Sättigung gesteuert und damit bleibt der nachfolgende Transistor
3' gesperrt, während die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 2 in Durchlaßrichtung
gepolt und somit der Transistor 3 stromführend ist.
-
Die Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Spannung kann über zwei
Relais vorteilhaft Regeleinrichtungen schalten. Für besondere Fälle können die beiden
Relais durch ein einziges ersetzt werden, indem die Kollektoren der beiden nachgeschalteten
Transistoren verbunden werden und daran das Relais geschaltet wird. An Stelle der
Relais kann auch ein anderes Signalelement Verwendung finden.
-
Die erfindungsgemäße Spannungsüberwachungseinrichtung kann beispielsweise
auch zur Temperaturüberwachung, zur Tourenzahlregelung und zur Feldregelung benutzt
werden und Gleichspannungen mit einer Welligkeit bis etwa 0,1 % ohne besondere Glättungseinrichtungen
überwachen.