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Anordnung zur Verminderung der Steuerleitungsanzahl von Relaisgruppen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die es ermöglicht, in Schaltungen
mit mehreren oder vielen Relais die Anzahl der notwendigen Steuerleitungen zu verringern.
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In der elektronischen Meßtechnik z. B. sind Geräte bekannt, die aus
zwei konstruktiv getrennten Einheiten, einer Sonde und einem elektronischen Hauptgerät,
bestehen. Verbunden sind beide mit einem Kabel, an das bestimmte Forderungen, wie
z. B. kleine Dimensionen, große Flexibilität usw., gestellt werden. Sie hängen ab
vom Meßort, an dem die Sonde unterzubringen ist, vom Standort des elektronischen
Hauptgerätes oder von dem zur Verfügung stehenden Raum zwischen beiden Baugruppen,
in dem das Kabel verlaufen muß.
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Bestimmend für das Kabel und seine Auswahl ist der elektrische Aufbau
des Gerätes. In Sonden dosimetrischer Meßgeräte der Strahlungstechnik beispielsweise
ist es in vielen Fällen notwendig, verschiedene Kondensatoren, Höchstohmwiderstände,
Strahlendetektoren oder Teile derselben, wie z. B. Meßfelder in Flachionisationskammern
und andere Schaltelemente mehr, wählbar oder umschaltbar zu gestalten und vorzusehen.
Dazu müssen vom elektronischen Hauptgerät aus Kleinstrelais in der Sonde betätigt
werden. Bei komplizierten Meßvorgängen kann dadurch die Anzahl der Einzelleitungen
des Kabels so hoch werden, daß das Kabel zu starr und unbeweglich wird. Das ist
besonders untragbar, wenn die Sonde an schwer zugänglichen Meßorten oder solchen
verwendet werden soll, die nicht stationär festliegen.
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In diesen Fällen ist ein sehr flexibles Kabel unerläßlich. In einer
bekannten Anordnung werden Resonanzrelais hierzu verwendet. Es ist dadurch ein großer
Aufwand an speziellen Frequenzgeneratoren notwendig sowie eine entsprechende Vielzahl
verschiedener Relaistypen. Durch die hierbei zwangläufige Verwendung von Wechselstrom
wird die Einstreuung von Brummspannungen außerordentlich begünstigt. Allerdings
können bei einer solchen Lösung die Steuerleitungen stark vermindert werden.
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Bei der bekannten Verwendung von Relais unterschiedlicher Anzugsempfindlichkeit
müssen verschieden bemessene Erregerspulen verwendet werden. Um ein exaktes unabhängiges
Anziehen und Abfallen des Relais zu gewährleisten, gestaltet sich die genaue Dimensionierung
schwierig, zumal Abweichungen der Widerstandswerte in den einzelnen Leitungen eingehen.
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Ebenfalls bekannte Gleichstromrelaisanordnungen arbeiten mit Stromventilen
bei Verwendung von Gleich- wie Wechselspannung, wobei beide Halbwellen des Wechselstromes
ausgenutzt werden. Auch hier ist die Brummspannungsgefahr sehr nachteilig.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten
Anordnungen zu beseitigen und die Steuerleitungen zwischen den Relaisgruppen beispielsweise
in der Sonde und der zugeordneten Schaltergruppe im elektronischen Hauptgerät zahlenmäßig
zu vermindern. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Relais paarweise
zu Gruppen zusammengefaßt sind, daß jeweils dem einen Relais eines Paares ein Ventil,
dem anderen Relais eine Zenerdiode mit dem Ventil entgegengerichteter Durchlaßrichtung
zugeschaltet ist und daß die Steuertasten durch ihre Arbeitskontakte wahlweise von
zwei verschieden gepolten Gleichspannungsquellen gleicher Spannungshöhe oder eine
Gleichspannungsquelle mit einer über der Durchbruchspannung der Zenerdiode liegenden
Spannung an die Relais legen.
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Liegt eine Relaisgruppe mit n Relais vor, so waren bislang (n+1) Steuerleitungen
notwendig, um eine unabhängige und gleichberechtigte Betätigung aller Relais unabhängig
voneinander vorzunehmen.
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Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist es möglich, die
Anzahl der Steuerleitungen auf (n12+1) zu vermindern, wobei allerdings
n eine gerade Zahl sein muß, da stets von paarweise vorhandenen Relais ausgegangen
wird.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung ist es, daß reine
Gleichströme zur Steuerung der Relais verwendet werden können, so daß dann keine
zusätzlichen Brummspannungen in Signalleitungen induziert werden.
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Der Aufwand an Bauelementen auf der Kommandoseite bleibt davon unberührt.
Er ist dennoch in all den Fällen vertretbar, in denen Schaltung und Betrieb
entsprechender
Meßgeräte sonst durch ein zu starkes und unbewegliches Kabel überhaupt in Frage
gestellt wäre. Bei stationären und halbstationären sowie netzbetriebenen Geräten
spielt dieser Aufwand gegenüber den Vorteilen allerdings ohnehin eine untergeordnete
Rolle.
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An Hand eines . Ausführungsbeispiels sei die Schaltung nach dem Anspruch
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine bekannte Relaisschaltung mit Steuerleitung,
F i g. 2 die erfindungsgemäße Schaltung für beispielsweise n = 4 Relais.
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In F i g. 1 sind die von Hand zu bedienenden Schaltungen
T 1 bis T 4 dargestellt, mit denen die Relais R
1 bis R 4 unabhängig voneinander von Hand gesteuert werden. Jede Relaiskombination
zwischen den vier Relais R 1, R 2, R 3 und R 4 ist wählbar, d. h. die Relais sind
untereinander sämtlich gleichberechtigt.
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In F i g. 2 sind die vier Relais R 1 bis R 4 paarweise geschaltet
bzw. angeordnet. Das erste Relais jedes Paares liegt mit einer Diode in Reile, das
zweite Relais mit einer Zenerdiode. Außer der gemeinsamen Leitung, die die beiden
oder alle vorhandenen Paare verbindet, führt von jedem Relaispaar eine besondere
Steuerleitung zu einem entsprechenden Kommandogerät, von dem das Schaltsignal gegeben
wird.
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Wird die Taste T1 betätigt, so schließen sich ihre beiden Arbeitskontakte
im rechts dargestellten Kommandogerät. Es fließt ein Strom aus der Batterie E 2
durch die Zenerdiode D 1, die im Durchlaßbereich arbeitet, und durch das
folgende Relais R 1, welches anzieht. Für den Strom, der durch die Spannungsquelle
E 2 aufgebracht wird, ist der Strompfad über das Relais R 2 durch die Diode
D 2 gesperrt. Wird nun die Taste T 2 betätigt - T 1 sei wieder geöffnet
-, so fließt der Strom, der jetzt von der Spannungsquelle E 1 aufgebracht
wird, durch die Diode D 2, die nun im Durchlaßbereich arbeitet, und Relais R 2 zieht
an. Der Strompfad R 1, D 1 ist für diesen Strom durch die Zenerdiode
D 1 gesperrt, da der Spannungsabfall über der Relaisspule des Resais R 2
kleiner als die Zenerspannung der Zenerdiode D 1 ist.
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Werden nunmehr beide Tasten T 1 und T 2 zugleich betätigt,
so zieht das Relais R 6 an, das die Spannungsquellen E1 und E2 über seine Öffnerkontakte
W 6 von dem Relaispaar R 1, R 2 abschaltet und die Spannungsquelle
E3 über Schließer 6 anlegt. Dadurch kommt ein Strom zustande, der beide Relais R
1 und R 2 zum Anzug bringt. Die Diode D 2
arbeitet auch in diesem
Falle wieder im Durchlaßbereich, die Diode D 1 jedoch im Ziehbereich. Das ist dadurch
sichergestellt, daßdieSpannung E3>E1 und E2 dimensioniert bzw. gewählt wird, wodurch
der Spannungsabfall über der Erregerspule von R 2
größer als die Zenerspannung
der Diode D 1 wird. Durch beide Strompfade D 1, R 1 und D 2, R 2 fließt
damit der benötigte Strom.
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Für das zweite Relaispaar R 3, R 4 mit der Tastenzuordnung
T3, T4 gilt die gleiche Schaltungsanordnung wie für das Relaispaar R 1 und
R 2.
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Patentschutz wird nur begehrt für die Kombination der Merkmale des
Anspruches.