DE1286099B

DE1286099B - Kontakt- und beruehrungslos arbeitende Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE1286099B
Application number: DE1967P0043102
Authority: DE
Inventors: Gehl; Dipl-Ing Wilfried
Original assignee: Pepperl and Fuchs SE
Current assignee: Pepperl and Fuchs SE
Priority date: 1967-10-03
Filing date: 1967-10-03
Publication date: 1969-01-02

Description

Die Erfindung betrifft eine kontakt- und berührungslos arbeitende Schaltvorrichtung, die über Außenleitungen an eine Wechselspannungsquelle und eine Last anschaltbar ist, mit einem von außen beeinflußbaren Oszillator, der zum Steuern eines im Lastkreis liegenden steuerbaren Gleichrichters dient.
Bei einer solchen bekannten Schaltvorrichtung werden drei Außenleitungen zugeführt, und zwar zwei Außenleitungen von der Spannungsquelle und eine Außenleitung von der Last, wobei der zweite Anschluß der Last an einer der Außenleitungen von der Spannungsquelle liegt. Von den beiden Außenleitungen von der Spannungsquelle wird die Speisespannung für den Oszillator abgeleitet, während die Steuerspannung von dem Oszillator über den steuerbaren Gleichrichter die Last beeinflußt.
Bei dieser bekannten Schaltvorrichtung ist nachteilig, daß drei Außenleitungen erforderlich sind. Einerseits kann nämlich die Schaltvorrichtung von der Last weit entfernt angeordnet sein, so daß sich große Leitungslängen und damit ein großer Leitungsverbrauch ergeben. Andererseits können bei der Montage der Schaltvorrichtung Verwechslungen unter den drei Außenleitungen auftreten, die zu Beschädigungen der Schaltvorrichtung führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Schaltvorrichtung zu schaffen, der nur zwei Außenleitungen zugeführt werden müssen. Erfindungsgemäß ist hierfür vorgesehen, daß der Schaltvorrichtung von der Wechselspannungsquelle eine Außenleitung über die Last und nur eine weitere Außenleitung direkt zugeführt werden, daß in der Schaltvorrichtung eine von dem Laststrom abgeleitete Hilfsspeisespannung für den Oszillator erzeugt wird und daß auch bei abgeschalteter Last ein Strom durch die Last fließt, der ausreichend groß ist, um den Oszillator zu speisen. Hierdurch ergibt sich die Wirkung, daß trotz abgeschalteter Last die Speisung des Oszillators möglich ist, weshalb man mit zwei Außenleitungen auskommt.
Vorzugsweise wird die Speisespannung für den Oszillator auf zwei verschiedene Arten gewonnen, nämlich im Sperrzustand des Lastkreises durch Gleichrichten des Reststromes und im leitenden Zustand des Lastkreises durch Gleichrichten des von dem Laststrom abgeleiteten Hilfsspeisestromes. Hierbei wird also die Speisespannung für den Oszillator in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Oszillators wechselweise nur von der Spannung der Wechselspannungsquelle und nur von dem Laststrom abgeleitet.
Vorzugsweise ist die Quelle für die Hilfsspeise=-Spannung ein Stromwandler, dessen Primärsäfte in einer der Außenleitungen liegt und dessen Sekundärseite über Gleichrichter an dem Oszillätor liegt.
Parallel zum Oszillator kann ein Spannungsstabilisator vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung bringt auch noch den weiteren Vorteil mit sich, daß sie als Ersatz für eine Schaltvorrichtung mit Kontakten, für deren Anschluß an sich nur zwei Außenleitungen erforderlich sind, verwendet werden kann. Ein solcher Ersatz ist deshalb zweckmäßig, weil eine kontakt-und berührungslos arbeitende Schaltvorrichtung gegenüber einer Schaltvorrichtung mit Kontakten die Vorteile hat, daß kein Verschleiß auftritt, daß eine höhere Schaltfrequenz möglich ist und daß keine durch Berührung betätigten Teile vorhanden sind, weshalb ein wasserdichter Einbau möglich ist.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar sind F i g. 1 ein teilweise schematisches Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung und F i g. 2 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß F i g. 1 ist die links von der strichpunktierten Linie dargestellte Schaltvorrichtung über die eine Außenleitung 1 und die Last 2 mit der Wechselspannungsquelle 3 verbunden, während der andere Pol der Wechselspannungsquelle direkt über die Außenleitung 4 an die Schaltvorrichtung angeschaltet ist. Die Last 2 kann ein übliches Stellglied, z. B. ein Ventil sein, während die Wechselspannungsquelle 3 z. B. das Netz mit 220 V sein kann. Die Schaltvorrichtung enthält einen hier nicht näher dargestellten Oszillator 5, der als Sperrschwinger wirkt und einen gedämpften und einen nichtgedämpften Schaltzustand erzeugt. Der Energieverbrauch eines solchen Oszillators ist gering und liegt in der Größenordnung von 30 mW. Die an den Außenleitungen 1 und 4 stehende Wechselspannung wird über die aus den Gleichrichtern 6, 7, 8 und 9 bestehende Graetzschaltung gleichgerichtet und von dieser Gleichspannung wird über einen Spannungsteiler, der aus dem Widerstand 10 und der Zenerdiode 11 besteht, die Speisespannung für den Oszillator 5 abgeleitet. Die Zenerdiode stabilisiert zugleich die Speisespannung für den Oszillator. An dem Steuerwiderstand 12 fällt die Spannung für den- steuerbaren Gleichrichter 13 ab, der vorzugsweise ein Tyristor ist. Im Wege der Außenleitung 4 liegt die Primärseite des Stromwandlers 15, dessen Sekundärseite über den Gleichrichter 16 ebenfalls an dem Oszillator 5 liegt und somit eine Hilfsspeisespannung für den Oszillator liefern kann. Der Kondensator 17 und der Widerstand 18 dienen als Schutz für den Tyristor gegen Spannungsspitzen, während der Kondensator 19 die gleichgerichtete Speisespannung glättet.
Die Wirkungsweise der Schaltvorrichtung ist folgende. Der Oszillator ist so aufgebaut, daß die Last bei seiner Entdämpfung betätigt werden soll, wenn also der Oszillator durchgeschaltet ist. Bei der Entdämpfung des Oszillators 5 wird dieser somit niederohmig, was dazu führt, daß am Steuerwiderstand 12 eine Spannung abfällt. Hierdurch wird der Tyristor 13 durchgeschaltet und der Kreis über die Last und die Graetzschaltung wird geschlossen, so daß die Last Strom führt und anspricht-Da der Kreis über die Last und- die_Graetzschaltung geschlossen ist, wird die Spannung am Spannungsteiler 10,11 gleich Null, so daß über den Spannungsteiler dem Oszillator keine Speisespannung zugeführt wird. Da aber in dem Kreis ein Strom fließt, fließt auch in der Primärseite des Stromwandlers 15 ein Strom, so daß die Speisespannung für den Oszillator über den Stromwandler geliefert wird.
Wenn der Oszillator 5 gedämpft wird, d. h. hochohmig wird, wird der Spannungsabfall am Steuerwiderstand 12 gleich Null und der Tyristor 13 sperrt, so daß der Kreis für die Last auch gesperrt wird. Die Spannung vom Stromwandler wird somit ebenfalls Null, während sich jetzt aber wieder die Spannung am Spannungsteiler 10,11 aufbaut, so daß wiederum an der Zenerdiode 11 die Speisespannung für den Oszillator 5 liegt. In F i g. 2 ist einmal der Oszillator im einzelnen dargestellt, und zwar ist dieser ein Transistoroszillator. Im Basis-Emitter-Kreis des Transistors 21 liegt ein aus dem Kondensator 22 und der Spule 23 bestehender Parallelschwingkreis. Im Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors liegt die Spule 24, zwischen die und die Spule 23 eine bewegbare Metallfahne 25 greift. Durch Einbringen der Fahne 25 zwischen die Spule 23 und 24 wird der Oszillator gedämpft, womit er hochohmig wird, während beim Entfernen der Fahne 25 von den Spulen 23 und 24 der Oszillator entdämpft und damit niederohmig wird. Durch die Diode 26 und den Widerstand 27 wird der Arbeitspunkt des Transistors an den unteren Einsatzpunkt gelegt. 28 ist ein Emittervorwiderstand und der Kondensator 29 schließt den Emitter-Kollektor-Kreis. Die Spulen 23 und 24 können auch derart nebeneinander angeordnet werden, daß eine Annäherung der Fahne 25 an die Spulen bereits eine Dämpfung des Oszillators bewirkt.
Die Schaltvorrichtung nach F i g. 2 entspricht im Prinzip der Schaltvorrichtung nach F i g. 1, so daß insofern dieselben Elemente nicht noch einmal beschrieben werden. Die Schaltvorrichtung nach F i g. 2 ist jedoch so aufgebaut, daß sie in umgekehrter Arbeitsrichtung arbeitet, d. h. die Last erhält Strom, wenn der Oszillator gedämpft wird. Hierfür ist ein Transistor 30 mit Steuerwiderstand 31 vorgesehen.
Während die Schaltvorrichtung nach F i g. 1 ohne eine Rückkopplung versehen ist, wodurch diese Schaltvorrichtung empfindlicher ist und eine kleinere Schalthysterese hat, ist bei der Schaltvorrichtung nach F i g. 2 eine Rückkopplung über den Widerstand 32 vorgesehen, wodurch sich eine größere Schalthysterese ergibt und somit die Schaltvorrichtung stabiler wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Kontakt- und Berührungslos arbeitende Schaltvorrichtung, die über Außenleitungen an eine Wechselspannungsquelle und eine Last anschaltbar ist, mit einem von außen beeinflußbaren Oszillator, der zum Steuern eines im Lastkreis liegenden steuerbaren Gleichrichters dient, d a -durch gekennzeichnet, daß der Schaltvorrichtung von der Wechselspannungsquelle (3) eine Außenleitung (1) über die Last (2) und nur eine weitere Außenleitung (4) direkt zugeführt werden, daß in der Schaltvorrichtung eine von dem Laststrom abgeleitete Hilfsspeisespannung für den Oszillator (5) erzeugt wird und daß auch bei abgeschalteter Last ein Strom durch die Last fließt, der ausreichend groß ist, um den Oszillator zu speisen.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung für den Oszillator (5) auf zwei verschiedene Arten gewonnen wird, nämlich im Sperrzustand des Lastkreises durch Gleichrichten des Reststromes und im leitenden Zustand des Lastkreises durch Gleichrichten des von dem Laststrom abgeleiteten Hilfsspeisestroms.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle für die Hilfsspeisespannung ein Stromwandler (15) ist, dessen Primärseite in einer der Außenleitungen (4) liegt und dessen Sekundärseite über Gleichrichter (16) an dem Oszillator (5) liegt.
4. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Oszillator (5) ein Spannungsstabilisator (11) liegt.