Kontaktloser Stromrichtungsumschalter In der modernen Meß- und Steuerungstechnik
tritt oft das Problem auf, die Richtung des Stromes durch einen Verbraucher zu ändern.Contactless current direction switch In modern measurement and control technology
the problem often arises of changing the direction of the current through a consumer.
Es sind bereits kontaktlose Stromumschalter bekannt, die nach Art
einer Brücke aufgebaut sind, wobei die Brücke durch vier Transistoren gebildet wird
und der Verbraucher, in dem die Stromrichtung umgeschaltet werden soll, in der Brückendiagonalen
liegt. Durch entsprechende Beeinflussung der Basen von zwei jeweils kreuzweise gegenüberliegenden
Transistoren kann man die Richtung des Stromes durch den Verbraucher umkehren. Man
kann auch die Steuerspannung für den jeweils anderen Transistor in der Diagonalen
durch entsprechende schaltungstechnische Maßnahmen aus dem Schaltzustand des ersten
Transistors herleiten, so daß es lediglich erforderlich ist, einen einzigen Transistor
durch ein Signal von außen in den stromführenden Zustand zu bringen und somit die
Stromrichtung durch den Verbraucher festzulegen.Contactless power switches are already known which, according to Art
a bridge are built, the bridge is formed by four transistors
and the consumer, in which the current direction is to be switched, in the bridge diagonal
lies. By correspondingly influencing the bases of two each crosswise opposite
Transistors can reverse the direction of the current through the consumer. Man
can also set the control voltage for the other transistor in the diagonal
by appropriate circuitry measures from the switching state of the first
Derive transistor so that it is only necessary to have a single transistor
by means of a signal from the outside to bring it into the current-carrying state and thus the
Determine current direction by the consumer.
Diese bekannten Anordnungen haben den Nachteil, daß der an den beiden
zu einem gemeinsamen Ausgang zusammengefaßten Kollektoren und zu einer Brückenhälfte
gehörenden Transistoren abgenommene Ausgangsstrom sich um den Steuerstrom des durchgesteuerten
Transistors von dem Strom durch den Verbraucher unterscheidet. Für gewisse Anwendungszwecke,
z. B. wenn der Verbraucher ein Motor ist und der Ausgangsstrom beispielsweise als
Meßgröße für die Drehzahl dienen soll, kann man diesen Fehler nicht in Kauf nehmen.These known arrangements have the disadvantage that the at the two
Collectors combined to form a common output and one half of the bridge
associated transistors, the output current is reduced by the control current of the controlled
Transistor differs from the current through the consumer. For certain purposes,
z. B. if the consumer is a motor and the output current, for example, as
This error cannot be accepted as a measured variable for the speed.
Mit dem erfindungsgemäßen kontaktlosen Stromrichtungsumschalter, bei
dem sich gegenseitig verriegelnde Schaltelemente, die die Richtung des Stromes durch
einen Verbraucher steuern, und zwei Transistoren vorgesehen sind, deren Kollektoren
den Ausgang des Schalters speisen und deren Emitter über den Verbraucher verbunden
sind, wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die Basis jedes Transistors (Tr3
bzw. Tr4) - gegebenenfalls über einen Widerstand (R3 bzw. R5) - an die Anoden von
zwei Dioden (D.;, D4 bzw. D5, D6) angeschlossen ist, deren Kathoden mit dem Ausgang
(A) bzw. einem konstanten, negativen Potential (- U) verbunden sind.With the contactless current direction switch according to the invention, at
the mutually locking switching elements that control the direction of the current through
control a consumer, and two transistors are provided, their collectors
feed the output of the switch and its emitter connected via the consumer
are, this disadvantage is avoided by having the base of each transistor (Tr3
or Tr4) - if necessary via a resistor (R3 or R5) - to the anodes of
two diodes (D.;, D4 or D5, D6) are connected, the cathodes of which with the output
(A) or a constant negative potential (- U) are connected.
Unter dem Umschalter nach der Erfindung soll also eine Anordnung verstanden
werden, die es erlaubt, die Stromrichtung durch einen Verbraucher umzukehren.The changeover switch according to the invention is therefore to be understood as an arrangement
which allows the direction of current through a consumer to be reversed.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Stromrichtungsumschalters
besteht darin, daß die Steuerströme der Transistoren so geführt sind, daß der Steuerstrom
des sperrenden Transistors nicht über den Ausgang fließt, was unerwünscht wäre,
während dies bei dem Steuerstrom des durchlässigen Transistors der Fall ist, so
daß der gesamte über den Verbraucher fließende Strom auch über den Ausgang fließt,
obwohl er sich dazwischen in einen Transistorsteuer- und -laststrom aufteilt.The particular advantage of the current direction switch according to the invention
is that the control currents of the transistors are guided so that the control current
of the blocking transistor does not flow via the output, which would be undesirable
while this is the case with the control current of the permeable transistor, see above
that the entire current flowing through the consumer also flows through the output,
although it divides into a transistor control and load current in between.
Die Erfindung wird an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung näher erläutert. Durch den dargestellten Umschalter soll in Richtung des
Stromes, der von dem Nullpotential 0, über einen der Schalttransistoren Trl bzw.
Tr2, die Diode Dl, D2 bzw. D8, D9, über den Verbraucher V und die Transistoren Tr4
bzw. Tr3 zum Ausgang A
fließt, geändert werden können. Der Umschalter arbeitet
wie folgt: Erscheint am Eingang E ein positives Signal, so wird der Schalttransistor
Tr 1 gesperrt, während der Schalttransistor Tr2 sich im leitenden Zustand
befindet. Ist der Eingang E nicht belegt oder steht an diesem ein negatives Signal
an, so wird das Basispotential des Schalttransistors Trl durch den Basisspannungsteiler
und die daran anliegende Betriebsspannung bestimmt, und er befindet sich im leitenden
Zustand, während der Schalttransistor Tr2 sperrt. An der Diode Dl liegt in etwa
das Nullpotential, so daß ein Strom von der Nullschiene über Tr1 Diode D1, Diode
D2, Verbraucher V und Transistor Tr4 zum Ausgang A fließen kann. Transistor
Tr3 ist gesperrt, da die Diode D2 dafür sorgt, daß seine Basis positiv gegenüber
dem Emitter ist. Transistor Tr4 ist leitend, da seine Basis über den Widerstand
R5 und die Diode D5 am Potential des Ausgangs A liegt, das negativ gegenüber dem
Emitterpotential ist. Damit fließt der gesamte Strom, der über den Verbraucher V
fließt, auch über den Ausgang A, obwohl er sich bei dem Transistor Tr4 in einen
Steuer- und Laststrom aufteilt. Die Diode D6 befindet sich dabei im Sperrzustand.
Der
Strom, der von D1 über die Basis des sperrenden Transistors Tr3 und den Widerstand
R3 fließt, addiert sich nicht zu dem über den Verbraucher fließenden Strom, da die
Kathode der Diode D', auf höherem Potential gegenüber der Anode liegt, D3 spart
also.The invention is explained in more detail with reference to the drawing depicting an exemplary embodiment. The switch shown is intended to move in the direction of the current flowing from zero potential 0, via one of the switching transistors Trl or Tr2, the diode Dl, D2 or D8, D9, via the consumer V and the transistors Tr4 or Tr3 to the output A. flows, can be changed. The changeover switch works as follows: If a positive signal appears at the input E, the switching transistor Tr 1 is blocked, while the switching transistor Tr2 is in the conductive state. If the input E is not occupied or if there is a negative signal at this, the base potential of the switching transistor Trl is determined by the base voltage divider and the operating voltage applied to it, and it is in the conductive state while the switching transistor Tr2 blocks. At the diode Dl there is approximately zero potential, so that a current can flow from the zero rail via Tr1 diode D1, diode D2, consumer V and transistor Tr4 to output A. Transistor Tr3 is blocked because diode D2 ensures that its base is positive with respect to the emitter. The transistor Tr4 is conductive because its base is connected to the potential of the output A via the resistor R5 and the diode D5, which is negative with respect to the emitter potential. This means that the entire current that flows through the consumer V also flows through the output A, although it is divided into a control and load current at the transistor Tr4. The diode D6 is in the blocking state. The current that flows from D1 via the base of the blocking transistor Tr3 and the resistor R3 does not add to the current flowing via the consumer, since the cathode of the diode D 'is at a higher potential than the anode, so D3 saves.
Der Steuerstrom fließt daher über die Diode D4 zum negativen Potential.
Soll das Vorzeichen der analogen Größe geändert werden, soll also der Strom durch
V seine Richtung umkehren, so wird das Signal am Steuereingang E wieder weggenommen,
so daß Transistor Trl sperrt und Transistor Tr2 leitend wird. Der Strom fließt nun
von der Nullschiene über Tr2, Diode D8, Diode D9, Verbraucher V und Transistor Tr3
zum Ausgang A, Transistor Tr4 ist nunmehr gesperrt, während Transistor Tr3 leitet.
Die Potentialverteilung und der dadurch bedingte Stromfluß ergibt sich entsprechend
dem oben beschriebenen Prinzip.The control current therefore flows to the negative potential via the diode D4.
If the sign of the analog variable is to be changed, the current should flow through
V reverse its direction, the signal at control input E is removed again,
so that transistor Trl blocks and transistor Tr2 becomes conductive. The current is now flowing
from the neutral rail via Tr2, diode D8, diode D9, consumer V and transistor Tr3
to output A, transistor Tr4 is now blocked, while transistor Tr3 conducts.
The potential distribution and the resulting current flow result accordingly
the principle described above.