DE1251187B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G08g

Deutsche Kl.: 74 d-8/56

Nummer: 1251187

Aktenzeichen: St 20405IX d/74 d

Anmeldetag: 14. März 1963

Auslegetag: 28. September 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsschaltung, insbesondere für Verkehrssignalanlagen, für eine Vielzahl von durch Kontakte schaltbaren, mit Wechselspannung betriebenen Signalstromkreisen mit Glühlampen, bei der die zu überwachenden Stromkreise mit einer gemeinsamen, mit der gleichen Wechselspannung betriebenen Überwachungseinrichtung über eine ODER-Schaltung mit Dioden verbunden sind.

In den meisten Signal- und Steuereinrichtungen dürfte die Überwachung bestimmter Stromkreise auf Unterbrechung, sofern nicht ausdrücklich eine Rückmeldung des Betriebszustandes verlangt wird, sehr bedeutungsvoll sein. So müssen z. B. in Straßenverkehrssignalanlagen die Glühlampen für die Lichtsignale auf Fadenbruch überwacht werden. Bisher hatte man sich darauf beschränkt, nur die Rot-Signale durch Einschleifen je eines Relais in die Lampenstromkreise zu überwachen. Bei einer größeren Anzahl von Signalgebern pro Kreuzung ist der Relais- ao aufwand und der dafür erforderliche Platzbedarf jedoch recht groß.

Es ist eine Schaltungsanordnung für die Lösung dieser Aufgabe bekanntgeworden, die parallel zu jeder zu überwachenden Glühlampe einen Widerstand enthält, und die durch die Lampe bzw. den Widerstand fließenden Ströme werden auf die beiden gegeneinander geschalteten Primärwicklungen eines Übertragers gegeben, so daß sich bei einwandfreier Glühbirne keine Spannung auf der Sekundärwicklung ausbilden kann. Die Sekundärwicklungen aller Übertrager sind über Gleichrichter, die zusammen eine ODER-Schaltung bilden, mit der Überwachungseinrichtung verbunden. Diese Schaltung hat jedoch zwei entscheidende Nachteile; einmal arbeitet sie mit teuren Differentialübertragern und zum anderen wird durch den parallel zu der Glühlampe liegenden Widerstand Leistung verbraucht.

Bei mit Gleichstrom betriebenen Signalanlagen ist es bekannt, zwischen Glühbirne und Erde einen Widerstand zu schalten, an dem das Störungskriterium abgenommen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber den bekannten Anordnungen einfachere, kleinere und billigere Anordnung zu schaffen, die die angegebenen Nachteile nicht mehr aufweist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schaltkontakten und den Glühlampen Widerstände eingeschleift sind und daß an den Verbindungspunkten von Widerständen und Glühlampen die freien Enden der Dioden der ODER-Schaltung angeschlossen sind und daß das Relais der Über-Schaltungsanordnung zur Überwachung
einer Vielzahl von Signalstromkreisen
auf Unterbrechung

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Hans-Hermann Niediek, Stuttgart-Zuffenhausen

wachungseinrichtung mit einer Diode überbrückt ist, so daß es im Ruhezustand der Schaltung auch bei der negativen Halbwelle angezogen ist, bei der der Transistor nicht leitet, und daß die Dioden mittels Widerständen so vorgespannt sind, daß nur bei Unterbrechung der Glühlampen die Netzspannung über die Dioden den Transistor dauernd sperrt.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Anzahl der anzuschließenden Lampen praktisch unbegrenzt ist und daß der Platzbedarf für die Dioden und Widerstände, die pro Lampe erforderlich sind, mit jeder Lampe nur unwesentlich wächst. Deshalb genügt es, in den vorhandenen Schaltkästen unabhängig von der Größe der Signalanlage immer einen gleich großen Raum für die Überwachungsschaltung bereitzuhalten. Auch ist es mit dieser Schaltungsanordnung ohne Schwierigkeiten möglich, an einer Kreuzung mit vielen Ampeln alle Lampen auf Fadenbruch zu überwachen.

Die Erfindung wird nun an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Überwachungsschaltung in einfacher Form und

F i g. 2 in erweiterter Form.

Gleiche Bauelemente sind in beiden Figuren gleich bezeichnet.

Die Schaltung ist unmittelbar zwischen Null- und Außenleiter des Wechselspannüngsnetzes angeschlossen. Die Anordnung verwendet zum Durchschalten des Alarmstromkreises ein Relais mit Ruhekontakt, das also bei Abfall Alarm bringt. Die Schaltung ist so

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aufgebaut, daß sich die Überwachungseinrichtung Relais eine Zenerdiode G 2 geschaltet, die im Sperrselbst weitgehend auf einwandfreie Funktion kon- fall den Transistorstrom übernimmt,
trolliert. In dieser Schaltung sind jedoch noch keine Maß-

Durch die Verwendung der gleichen Spannungs- nahmen getroffen, die die Funktion auch dann sicherquelle für die Signalstromkreise wie auch für die 5 stellen, wenn eines oder mehrere der Halbleiterbau-Uberwachungsschaltung wird die Stromversorgung elemente ausfallen. Diese Sicherheit bietet erst die gleichzeitig mit überwacht. erweiterte Schaltung nach F i g. 2.

In F i g. 1 sind ein Signalstromkreis mit der Wesentlich ist hier die Reihenschaltung von zwei Lampe if und dem Schaltkontakts und die Über- Transistoren T1 und Tl, deren Basisanschlüsse wachungsschaltung dargestellt. Alle zu überwachen- io parallel geschaltet sind. Weist einer der Transistoren den Stromkreise liegen gemeinsam mit der Über- einen Kurzschluß oder teilweisen Schluß auf, so erwachungsschaltung zwischen Nulleiter N und dem füllt der andere die Funktion der Schaltung weitergleichen Außenleiter P. Zwischen dem Kontakt s und hin. Da bei einem Kurzschluß des Transistors Γ 2 dem nachgeschalteten Signalstromkreis ist der Wider- zwischen Basis und Kollektor oder allen drei Elekstand Rh eingeschleift, an dem bei geschlossenem 15 troden über den niederohmigen Entkopplungswider-Kontakt ein Spannungsabfall von einigen Volt auf- stand R 6 bei gesperrtem Transistor Γ1 ein relativ tritt. Dieser Spannungsabfall liegt als Sperrpotential hoher Reststrom fließen würde, der das Relais B an der Anode der Entkopplungsdiode Gh. Die Ka- unter Umständen halten würde, ist vor die Basis von thoden aller Entkopplungsdioden, die der Anzahl der Transistor T2 der hochohmige Widerstand/?? gezu überwachenden Lampenstromkreise entsprechen, 20 schaltet, über den bei einwandfreiem Transistor nur führen auf den Eingang E der nachfolgenden Über- der Kollektorreststrom fließen muß. Bei leitend gewachungsschaltung. schaltetem Transistor Γ2 ist der Widerstand R 7 in-

Die Überwachungsschaltung selbst besteht im we- folge der anderen Stromrichtung durch die Diode G 5

sentlichen aus einer Transistorstufe, in deren Kollek- überbrückt.

torkreis das Relais B liegt. Im Ruhestand, d. h. wenn 25 Eine Unterbrechung in einem Transistor führt so-

alle Lampenstromkreise intakt oder alle Kontakte s fort zur Alarmgabe, der Fehler zeigt sich dadurch

geöffnet sind, ist der Transistor Tl leitend. Das sofort. Ein zu hoher; Innenwiderstand in einem

Relais ist durch den Kollektorstrom betätigt und der Transistor führt spätestens beim nächsten Störungs-

Alarmstromkreis durch Kontakt b geöffnet. fall zur Alarmgabe. Die Funktion bleibt dadurch

Durch den Widerstand R 2 wird die zum Sperren 30 gewährleistet. Nach Beseitigung der Störung wird

des Transistors erforderliche positive Vorspannung jedoch das Relais B infolge des zu geringen Stromes

von einigen Volt erzeugt, während durch Wider- nicht wieder ansprechen. Damit zeigt sich auch der

stand Rl die gesamte über die Betriebsspannung für Fehler in der Überwachungsschaltung,

den Transistor hinausgehende Spannung vernichtet Un das Relais B von einem maximal möglichen

wird. Diode Gl sorgt für die nötige Abfalldämpfung 35 Reststrom unabhängig zu machen, erhält es eine

für das Relais B, das sonst während der negativen zweite Wicklung 3-4 mit kleiner Windungszahl.

Halbwellen abfallen würde, denn infolge Einweg- Diese bewirkt, bei entgegengesetzter Polung mit der

gleichrichtung durch die Diode G 3 werden nur die Zenerdiode G 2 in Reihe geschaltet, eine Kompen-

positiven Halbwellen ausgenützt. Über den Wider- sation der Durchflutung in Wicklung 1-2, die infolge

stand R 3 wird dem Transistor der Basisstrom züge- 40 des Reststromes durch die gesperrten Transistoren

führt. verbleiben würde. Bei leitenden Transistoren ist die

Ist der Spannungsabfall am Widerstand R 2 kleiner Schwächung der Durchflutung nur geringfügig, da bei

als der an den Widerständen Rh der Signalstrom- richtiger Auslegung der Schaltung nur ein geringer

kreise, dann kann, gleich ob die Schaltkontakte s Teil des Gesamtstromes durch Wicklung 3-4 und die

offen oder geschlossen sind, kein Sperrpotential auf 45 Zenerdiode G2 fließt.

die Basis des Transistors einwirken. Bei geschlosse- Die Zenerdiode G 4 schützt die Überwachungs-

nem Steuerkontakt s liegt der Potentialunterschied schaltung bei Kurzschluß einer der Dioden Gh vor

zwischen dem Spannungsabfall an den Widerständen Zerstörung. Tritt ein Kurzschluß bei einer dieser

Rh und R 2 als Sperrpotential an der Diode Gh und Dioden bei geschlossenem Schalter S während einer

bei offenem Kontakt s die positive Halbwelle, vermin- 50 positiven Halbwelle auf, so fließt über G 4 lediglich

dert um den Spannungsabfall an dem Widerstand R 2. ein kleiner Ausgleichstrom, der den Spannungsabfall

Die negative Halbwelle kann sich auch über die am Widerstand R 2 auf das am Widerstand Rh an-

Signalstromkreise nicht störend auf die Transistor- stehende Potential anhebt. Ist der Signalstromkreis

schaltung auswirken. Bei geschlossenem Kontakts unterbrochen, dann verhält sich die Schaltung wie

liegen die Dioden Gh und G 3 in gleicher Richtung 55 bei einer nicht zerstörten Diode. Während der nach-

am Außenleiter P, es wird somit über beide Dioden folgenden negativen Halbwelle fließt ein Strom von

nur die positive Halbwelle durchgelassen und bei JV über Rl, B (34), G2, G4, die kurzgeschlossene

offenem Kontakt sperrt je nach Polarität entweder Diode Gh, Rh, s nach P. Da hierbei die Dioden G 2

die Diode Gh oder G 3. und G 4 in Durchlaßrichtung gepolt sind und die

Ist nun ein Signalstromkreis unterbrochen und der 60 Wicklung B (34) niederohmig ist, steht praktisch die dazugehörige Schaltkontakt s geschlossen, dann tritt ganze Spannung am Widerstand R1. Die Transistoam Widerstand Rh kein Spannungsabfall auf. Über ren sind dadurch weitgehend geschützt. Bei offenem den Widerstand Rh und die Diode Gh wird an der Schalter s und negativer Halbwelle liegt keine Span-Basis des Transistors Γ1 die durch R 2 erzeugte posi- nung an der gesamten Schaltung,
tive Sperrspannung wirksam und sperrt den Tran- 65 Ganz anders dagegen verhält sich die Anordnung sistor Tl. Damit bei gesperrtem Transistor zwischen bei defekter Diode Gh, wenn der Schaltkontakts geEmitter und Kollektor nicht die volle Netzspannung öffnet ist und die positive Halbwelle anliegt. Da R2 wirksam werden kann, ist parallel zu Transistor und und der Kaltwiderstand der Lampe H niederohmig

sind, fließt von P über Si, G3, R2, G 4, die kurzgeschlossene Diode Gh, H nach N ein kräftiger Strom, der sofort zum Auslösen der Sicherung Si führt (der infolge der Parallelschaltung über den Widerstand R1 fließende Strom ist wegen des hohen Widerstandes bedeutungslos). Das Relais B fällt dadurch ab und bringt Alarm. Wäre die ZenerdiodeG4 nicht vorhanden, dann würde angenähert die volle Netzspannung auf den Eingang E der Überwachungsschaltung gelangen, was höchstwahrscheinlich zu Zerstörung der beiden Transistoren und der schwach belastbaren Widerstände A3 und R4 führen würde.

Die Zenerdiode G 4 schützt die Überwachungsschaltung auch bei Kurzschluß der Diode G3. Da in diesem Fall für die negativen Halbwellen die Abschaltung ausfällt, fließt ein hoher Strom von N über alle parallelliegenden Lampen H, bei denen der s-Kontakt geöffnet ist, die dazugehörigen Dioden Gh, G4, R2, die kurzgeschlossene Diode G3, Si nach P. Auch hierbei löst die Sicherung sofort aus. In diesem Fall liegt jedoch die Zenerdiode G4 in Sperrichtung in dem beschriebenen Stromkreis. Das setzt voraus, daß die Zenerspannung kleiner ist als die maximal zulässige Emitter-Basis-Durchbruchspannung. Um jedoch bei einwandfreiem Betrieb die Sperrung der Transistoren nicht zu beeinträchtigen, muß die Zenerspannung wiederum größer als der am Widerstand R 2 auftretende Spannungsabfall sein.

Da die vorbeschriebenen Maximalbelastungen an den Zenerdioden G 2 und G 4 nur in ganz bestimmten Störungsfallen auftreten und insbesondere an G 4 während des Ruhezustandes nur eine sehr kleine Spannung in Sperrichtung anliegt, ist mit einer hohen Betriebssicherheit der ganzen Schaltung zu rechnen.

Berücksichtigt war bisher nicht ein Ausfall der Diode Gh infolge Unterbrechung. Um auch hiergegen gesichert zu sein, ist es empfehlenswert, jeweils zwei Dioden parallel zu schalten.

Mit der Taste Tp ist eine Prüfung der Überwachungsschaltung möglich. Durch Drücken der Taste wird über den Widerstand R 8 und die Diode G 6 positives Sperrpotential auf den Eingang E geschaltet, das die Transistoren Γ1 und Γ 2 sperrt, wodurch das Relais B abfällt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Überwachungsschaltung, insbesondere für Verkehrssignalanlagen, für eine Vielzahl von durch Kontakte schaltbaren, mit Wechselspannung betriebenen Signalstromkreisen mit Glühlampen, bei der die zu überwachenden Stromkreise mit einer gemeinsamen, mit der gleichen Wechselspannung betriebenen Überwachungseinrichtung über eine ODER-Schaltung mit Dioden verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schaltkontakten (s) und den Glühlampen (H) Widerstände (Rh) eingeschleift sind und daß an den Verbindungspunkten (A) von Widerständen und Glühlampen die freien Enden der Dioden (Rh) der ODER-Schaltung angeschlossen sind und daß das Relais (B) der Überwachungseinrichtung (G3, R2, Tl, G2, R3, B, Rl, s) mit der Diode (Gl) überbrückt ist, so daß es im Ruhezustand der Schaltung auch bei der negativen Halbwelle angezogen ist, bei der der Transistor (T 1) nicht leitet, und daß die Dioden (Gh) mittels der Widerstände (Rh, R2) so vorgespannt sind, daß nur bei Unterbrechung der Glühlampen, d. h. voller Spannung (P) am Punkte, die Spannung (P) über die Dioden (Gh) den Transistor (Π) dauernd sperrt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistorstufe aus zwei Transistoren (Tl, T2) besteht, deren Emitter-Kollektor-Strecken in Reihe und deren Basen parallel geschaltet sind.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Emitter-und Basis des ersten Transistors (Π) eine Zenerdiode (G 4) geschaltet ist.

4. Schaltung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (B) eine zweite Wicklung mit kleiner Windungszahl aufweist, die in Reihe mit der Zenerdiode (G 2) liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 739 373;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1120 327.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 649/101 9.67

Bundesdruckerei Berlin