DE1588674C - Schaltungsanordnung zum Überwachen einer Betriebsspannung auf Über oder Unterschreiten vorgegebener Schwellwerte - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsan- Die Erfindung ist nachstehend an Hand einiger in Ordnung zum Überwachen einer Betriebsspannung der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele auf Über- oder Unterschreiten vorgegebener Schwell- näher erläutert. Für einander entsprechende Bauwerte mit mindestens einem nichtlinearen Schalt- elemente und elektrische Größen sind in den Figuren element, das beim Über- bzw. Unterschreiten eines 5 gleiche Bezugszeichen gewählt worden,
durch seine Kennlinie vorgegebenen und von der ' Bei der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Betriebsspannung erreichten Spannungsschwellwertes Schaltungsanordnung liegt über die Eingangsklemin den leitenden bzw. nichtleitenden Schaltzustand . men + und — eine der Betriebsspannung proportiowechselt und dabei einen Schalter im Primärstrpm- nale Gleichspannung E/l an einem Spannungsteiler, kreis eines Übertragers öffnet und schließt, welcher io der aus der Reihenschaltung von drei Teilwiderstän-Primärstromkreis an eine Gleichspannungsquelle an- den R1, R 2 und R 3 besteht. Dem letzteren ist die geschlossen ist und von dessen Sekundärstromkreis Schaltstrecke eines Transistors Γ 2 parallel geschalzur Auslösung einer Meldung eine Wechselspannung tet. Dieser Transistor ist durch Spannungsimpulse U 3 abgreifbar ist, solange die Betriebsspannung inner- vorgegebener Frequenz steuerbar und verändert dahalb der Schwellwerte liegt. 15 bei den Spannungsteiler zwischen den Grenzwerten

Derartige Überwachungseinrichtungen sind bereits Rl + R2 und Ä1 + .R2 + .R3. An einem Teilwibekannt. Sie bestehen im einfachsten Fall aus zwei derstand J?2 + i?3 des Spannungsteilers liegt über nichtlinearen Schaltelementen, ζ. B. Zenerdioden, die den Widerstand A4 das nichtlineare Schaltelement Z, beim Über- bzw. Unterschreiten eines vorgegebenen beispielsweise eine Zenerdiode. Die Zenerdiode Z oberen bzw. unteren Schwellwertes für die zu über- ao und die Widerstände R1 bis R 4 sind so bemessen, wachende Betriebsspannung den von ihnen bei nor- daß die Diode bei dem einen GrenzwertRl + R2 maler Betriebsspannung eingenommenen Schaltzu- des Spannungsteilers (Transistor Ί2 durchlässig gestand verlassen und den jeweils anderen Schaltzustand schaltet) sperrt und bei'dem anderen Grenzwert einnehmen. Diese Zustandsänderung kann zur Aus.- Rl + R2 + R3 (Transistor Ί2 sperrt) leitend ist. lösung einer Störungsmeldung herangezogen werden, as Bei diesem Schaltzustand legt die Diode öffnungs-

Es ist ferner eine Gleichspannungs-Überwachungs- potential an die Basis eines als Schalter dienenden schaltung bekannt (deutsche Auslegeschrift 1186 542), Transistors Tl, der in Reihe mit einem Begrenzungsdie als rückgekoppelter Verstärker ausgebildet ist widerstand R 5 im Gleichstromspeisekreis eines Über- und bei der bei normaler Größe der zu überwachen- tragers T angeordnet ist. Bei normaler Betriebsspanden Gleichspannung ein Überwachungsrelais erregt 30 nung und ordnungsgerechtem Betriebszustand aller ist, das so lange angeschaltet bleibt, wie die zu über- · Bauelemente der Anordnung wird in der Sekundärwachende Gleichspannung zwischen einem vorge- wicklung des Übertragers als Überwachungssignal gebenen oberen und unteren Schwell wert liegt. Diese eine Wechselspannung t/2 mit der Frequenz der an Überwachungsschaltung ist jedoch recht aufwendig den Steuereingang des Transistors Γ 2 geführten und läßt sich nur sehr schwer entsprechend den je- 35 Spannungsimpulse C/3 induziert. An Stelle von Imweils vorliegenden Gegebenheiten an unterschiedlich pulsen U3 kann dem Transistor Γ2 auch eine hohe Schwellwerte der zu überwachenden Gleich- Steuerwechselspannung zugeführt werden,
spannung anpassen. Darüber hinaus ist die bekannte Überschreitet die an die Eingang'sklemmen + Überwachungsschaltung nicht fehlersicher aufgebaut, und — des Spannungsteilers geführte Gleichspand. h., beim Defektwerden eines Bauelementes wird 40 nung einen oberen Schwellwert, so ist die Zenerkeine Störungsmeldung ausgelöst. . . diode Z unabhängig davon, ob der Teilwiderstand

Insbesondere im Eisenbahnsicherungswesen, wo A3 wirksam oder durch den Transistor T2 kurzge-

auch das Versagen eines einzigen Bauelementes nie- schlossen ist — ständig leitend. Weil hierbei in der

mais zu Personengefährdungen führen darf, muß Primärwicklung des Übertragers ein konstanter

aber in jedem Falle sichergestellt sein, daß nicht nur 45 Gleichstrom fließt, ist die Sekundärwicklung des

bei einer extrem hohen oder niedrigen Betriebsspan- Übertragers spannungslos.

nung, sondern auch beim Auftreten eines beliebigen Unterschreitet die an die Eingangsklemmen des

Defektes in der Überwachungseinrichtung selbst Spannungsteilers geführte Gleichspannung einen un-

eine Störungsmeldung ausgelöst wird. teren Schwellwert, so sperrt die Zenerdiode und da-

Aufgabe der Erfindung ist es, eine sich selbst auf 50 mit auch der Transistor Tl. Die Sekundärwicklung

ihren ordnungsgerechten Betriebszustand über- ist dann ebenfalls spannungslos,

wachende Schaltungsanordnung zum Überwachen Durch Defekte hervorgerufene Veränderungen des

einer Betriebsspannung zu schaffen. Ansprechwertes des nichtlinearen Schaltelementes Z

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der ein- führen bei geeigneter Dimensionierung der Schalgangs erläuterten Schaltungsanordnung dadurch ge- 55 tungsanordnung dazu, daß in der Sekundärwicklung löst, daß das nichtlineare Schaltelement einem Teil- des Übertragers T auch bei ordnungsgerechter Bewiderstand eines Spannungsteilers parallel geschaltet triebsspannung keine Wechselspannung entsteht,
ist, der an einer der Betriebsspannung proportiona- Bei einem .Kurzschluß innerhalb der Zenerdiode len Gleichspannung liegt, und daß die an dem Teil- bleibt der Schalter Tl — unabhängig vom jeweiligen widerstand abgreifbare Spannung so bemessen ist, 60 Schaltzustand des Transistors T 2 — ständig leitend, daß durch periodische Änderung des Widerstands- so daß die Primärwicklung des Übertragers T mit wertes " des Spannungsteilers zwischen zwei Grenz- einem konstanten Gleichstrom gespeist wird. Erhöht werten das nichtlineare Schaltelement bei normaler sich der Ansprechwert der Zenerdiode unzulässig, so Betriebsspannung abwechselnd den einen oder den bleibt auch bei genügend hoher Betriebsspannung anderenSchaltzustand, dagegen beim Überschreiten des 65 der Schalter Tl ständig gesperrt, und an der Sekunoberen Schwellwertes der Betriebsspannung stets den därwicklung des Übertragers erscheint ebenfalls kein einen und beim Unterschreiten des unteren Schwell- Überwachungssignal,
wertes stets den anderen Schaltzustand einnimmt. Auch beim Auftreten eines Defektes an einem

anderen Bauteil der Schaltungsanordnung verschwindet das Überwachungssignal an der Sekundärwicklung des Übertragers.

In F i g. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das nichtlineare Schaltelement Z bei durchlässig geschaltetem Transistor Γ 2 durchgesteuert wird. Die Veränderung des Spannungsteilers geschieht hier durch Kurzschließen des Widerstandes R1. Der Schaltungsablauf entspricht im wesentlichen dem an Hand des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels erläuterten.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf die Zuführung der Spannungsimpulse t/3 von außen her verzichtet worden. Statt dessen ist der Übertrager T mit einer Rückkopplungswicklung K versehen, deren Ausgangsspannung den dem Teilwiderstand i?3 des Spannungsteilers parallelgeschalteten Transistor Γ2 steuert.

Wie bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die ZenerdiodeZ bei gesperrtem Transi- ao störT2 leitend. Hierbei fließt über den Schaltern ein Gleichstrom durch die Primärwicklung des Übertragers, welcher für die Dauer der beim Inbetriebnehmen der Schaltungsanordnung auftretenden primärseitigen Stromänderung in der Rückkopplungswicklung eine Spannung induziert. Über einen Widerstand R 6 gelangt diese Spannung auf einen Kondensator C.

Nach dem Abklingen der Stromänderung in der Primärwicklung des Übertragers entlädt sich der Kondensator C über die Rückkopplungswicklung K und den Widerstand R 6. Sobald der Transistor Γ 2 leitend geschaltet ist, sperrt die Zenerdiode Z, und der Speisestromkreis des Übertragers wird aufgetrennt. Nach dem Entladen des Kondensators C sperrt der Transistor Γ2, die Zenerdiode Z wird durchlässig, und der Transistor Π schließt wieder den Speisestromkreis für den Übertrager: Der weitere Schaltungsablauf entspricht dann dem bereits beschriebenen und wiederholt sich bei normaler Betriebsspannung und ordnungsgerechtem Betriebszustand aller Bauelemente der Schaltungsanordnung in Zeitabschnitten, die abhängig sind von den Zeitkonstanten im Rückkopplungskreis des Transistors Γ2. Als Überwachungssignal liegt wie bei den Schaltungs-. anordnungen nach F i g. 1 und 2 an der Sekundärwicklung des Übertragers eine Wechselspannung an.

In F i g. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Hier erfolgt die Überwachung der Betriebsspannung nicht wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 3 mit Hilfe einer Zenerdiode, sondern durch eine an sich bekannte Schmitt-Triggerschaltung.. Die Widerstände.R7 bis RIO sind so bemessen, daß der Transistor Γ3 bei vollem Spannungsteilerwiderstand Rl + R2 + R3 (Transistor Γ2 gesperrt) durchlässig geschaltet ist, wobei Sperrpotential an die Basis des als Schalter dienenden Transistors Tl gelangt. Jeder der auf die Steuereingänge des Transistors Tl gegebenen positiven Spannungsimpulse i/3 führt zu einer Potentialverschiebung an der Basis des Transistors T3 und damit zum Sperren des Transistors. Hierdurch gelangt positives Potential an die Basis des Transistors Tl. Über die Widerstände R 7 und Ä5 sowie die Schaltstrecke des Transistors Tl fließt nun bis zum Ende des Spannungsimpulses Strom durch die Primärwicklung des Übertragers. Während der hierbei auftretenden Stromänderung wird in der Sekundärwicklung eine Wechselspannung Ϊ/2 induziert, weiche in schon bekannter Weise als Überwachungssignal für die Betriebsspannung und das ordnungsgerechte Arbeiten der Schaltungsanordnung dient.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Überwachen einer . Betriebsspannung auf Über- oder Unterschreiten vorgegebener Schwellwerte mit mindestens einem nichtlinearen Schaltelement, das beim Über- bzw. Unterschreiten eines durch seine Kennlinie vorgegebenen und von der Betriebsspannung erreichten Spannungsschwellwertes in den leitenden bzw. nichtleitenden Schaltzustand wechselt und dabei einen Schalter im Primärstromkreis eines Übertragers öffnet und schließt, welcher Primärstromkreis an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist und von dessen Sekundärstromkreis zur Auslösung einer Meldung eine Wechselspannung abgreifbar ist, solange die Betriebsspannung innerhalb der Schwellwerte liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Schaltelement (Z in Fig. 1) einem Teilwiderstand (R2 + R3) eines Spannungsteilers (R1 + R2 + R3) parallel geschaltet ist, der an einer der Betriebsspannung proportionalen Gleichspannung (E/1) liegt und daß die an dem Teilwiderstand (R2 + R3) abgreifbare Spannung so bemessen ist, daß durch periodische Änderung des Widerstandswertes des Spannungsteilers zwischen zwei Grenzwerten (Rl + R2 bzw. Rl + R2 + R3) das nichtlineare Schaltelement (Z) bei normaler Betriebsspannung abwechselnd den einen oder anderen Schaltzustand, dagegen beim Überschreiten des oberen Schwellwertes der Betriebsspannung stets den einen und beim Unterschreiten des unteren Schwellwertes der Betriebsspannung stets den anderen Schaltzustand einnimmt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Spannungsteiler (R 1 + R 2 + R 3) aus der Reihenschaltung von mindestens zwei unveränderbaren Teilwiderständen besteht und einem dieser Teilwiderstände (R3) die Schaltstrecke eines Schaltelements (T 2) parallel geschaltet ist, das durch Spannungsimpulse (t/3) vorgegebener Fre-

, quenz steuerbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager (T in Fig. 3) mit einer Rückkopplungswicklung (K) versehen ist, deren Ausgangsspannung das dem einen Teilwiderstand (R3) des Spannungsteilers parallelgeschaltete Schaltelement (T2) steuert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen