DE1613881C3

DE1613881C3 - Current and voltage monitoring circuit

Info

Publication number: DE1613881C3
Application number: DE19671613881
Authority: DE
Inventors: Wolfgang von Dr.phil. 8000 München Guttenberg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-09-28
Filing date: 1967-09-28
Publication date: 1976-03-18

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Strom- und Spannungsüberwachung einer einen Verbraucher speisenden Stromquelle, mit einem Eingangsübertrager und einem verbraucherseitigen Übertrager, dessen Primärwicklung aus zwei in Serie und jeweils symmetrisch zur Last angeordneten Teilwicklungen besteht und dessen Sekundärwicklung, der ein Widerstand parallel geschaltet ist, eine Mittelanzapfung aufweist, welche Sekundärwicklung an je einer Seite an die Basen zweier mit ihren Emittern verbundener Transistoren angeschlossen ist und deren Mittelanzapfung an den Verbindungspunkt der Emitter der beiden Transistoren geführt ist, ferner mit einem in der gemeinsamen geerdeten Verbindungsleitung der Emitter-Kollektor-Kreise der beiden Transistoren liegenden Relais, bei der die Kollektoren der beiden Transistoren mit je einem Ende der Sekundärwicklung des Eingangsübertragers und bei der die Mittelanzapfung dieser Sekundärwicklung mit dem Relais verbunden ist.The invention relates to a circuit arrangement for current and voltage monitoring of a consumer feeding power source, with an input transformer and a consumer-side transformer, whose primary winding consists of two partial windings arranged in series and each symmetrical to the load and whose secondary winding, to which a resistor is connected in parallel, has a center tap, which secondary winding on each side to the bases of two transistors connected to their emitters is connected and the center tap is led to the connection point of the emitters of the two transistors, also with one in the common earthed connection line of the emitter-collector circuits of the two transistors lying relays, where the collectors of the two transistors each have one end of the secondary winding of the input transformer and in which the center tap of this secondary winding is connected to the relay.

Aus der deutschen Auslegeschrift 11 84 807 ist ein Serienresonanzkreis zur unsymmetrischen Einspeisung hochfrequenter Energie bei vieldrähtigen Fernmeldekabeln bekannt. Bei derartigen Anordnungen ist es erforderlich, die einzuspeisende Energie zu überwachen.From the German Auslegeschrift 11 84 807 is a Series resonance circuit for the asymmetrical feed of high-frequency energy in multi-wire telecommunication cables known. In such arrangements it is necessary to monitor the energy to be fed in.

Zu diesem Zwecke wurde bereits in dem deutschen Patent 12 89 916 (deutsche Patentschrift 12 89 916) eine Strom- und Spannungsüberwachungsschaltung vorgeschlagen. Bei dieser Schaltungsanordnung liegen zwei in Serie und jeweils symmetrisch zur Last angeordnete primärseitige Teilwicklungen eines verbraucherseitigen Übertragers an der Wicklung eines Eingangsübertragers, der direkt oder über eine zwischengeschaltete Baugruppe parallel zur Stromquelle geschaltet ist. Ferner sind die Kollektoren zweier mit ihren Emittern miteinander verbundener Transistoren, deren Basen an je eine Seite der Sekundärwicklung des verbraucherseitigen Übertragers, zu der ein Widerstand parallelliegt, geführt sind, mit der Wicklung des Eingangsübertragers verbunden. Ferner liegt zwischen dem gemeinsamen Emitterpunkt der Transitoren und der geerdeten Mittelanzapfung der Wicklung des Eingangsübertragers ein Relais, und an die Mittelanzapfung der Sekun-For this purpose was already in the German patent 12 89 916 (German patent specification 12 89 916) a Proposed current and voltage monitoring circuit. There are two in this circuit arrangement in series and each arranged symmetrically to the load primary-side partial windings of a consumer-side Transformer on the winding of an input transformer, which is connected directly or via an intermediate Module is connected in parallel to the power source. Furthermore, the collectors of two are with each other with their emitters connected transistors, the bases of which on each side of the secondary winding of the consumer-side Transformer, to which a resistor is parallel, are guided with the winding of the input transformer connected. Furthermore lies between the common emitter point of the transistors and the grounded Center tap of the winding of the input transformer a relay, and to the center tap of the secondary

därwicklung des verbraucherseitigen Übertragers ist der gemeinsame Emitterpunkt der Transistoren geführt. Diese Anordnung, bei der die Ausgangsleistung der speisenden Energiequelle bzw. die Ausgangsleistung entsprechender Leistungsverstärker überwacht wird, ist besonders für erdsymmetrischen Betrieb geeignet. The common emitter point of the transistors is routed through the winding of the consumer-side transformer. This arrangement, in which the output power of the feeding energy source or the output power corresponding power amplifier is monitored, is particularly suitable for operation balanced to ground.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Strom- und Spannungsüberwachungsschaltung zu schaffen, die auch bei einpolig geerdeten Verbrauchern verwendbar ist.The object of the present invention is to provide a current and voltage monitoring circuit create that can also be used with single-pole earthed consumers.

Die Schaltungsanordnung zur Strom- und Spannungsüberwachung wird daher derart ausgebildet, daß die beiden nicht mit dem Verbraucher verbundenen Enden der Primärwicklung des verbraucherseitigen Übertragers mit je einem Ende der Primärwicklung des Eingangsübertragers verbunden sind.The circuit arrangement for current and voltage monitoring is therefore designed such that the two ends of the primary winding of the consumer-side transformer that are not connected to the consumer are each connected to one end of the primary winding of the input transformer.

Durch diese Maßnahmen erhält man eine Überwachungsanordnung, die besonders zum Einsatz bei erdunsymmetrischem Betrieb geeignet ist.These measures result in a monitoring arrangement which is particularly suitable for use with unbalanced ground Operation is suitable.

Ferner wird bei dieser Überwachungsschaltung ein Überwachungssignal immer dann abgegeben, wenn die abgehende Leistung zu klein ist, z. B. auch bei Kurzschluß oder Leerlauf des abführenden Kabels, oder wenn ihre Flußrichtung sich umkehrt. Es wird also neben einer Überwachung des Verstärkers darüber hinaus eine Systemüberwachung ermöglicht. Die Schaltung gestattet ferner gegenüber einer einfachen Diodenzweiwegschaltung, welche hochwertige Relais mit eng tolerierten und nahe beieinanderliegenden Ansprech- und Abfallwerten oder statt dessen eine zusätzliche Schaltung, z. B. eine Schmitt-Trigger-Schaltung, durch die die Ansprech- und Abfallwerte besonders festgelegt werden, erfordert, den Signalisierungspunkt in einfacher, leistungssparender Weise auch bei Verwendung eines einfachen Relais festzulegen, ohne daß dazu eine Hilfsschaltung nötig ist. Man kann die Schwellenspannung im Basiskreis der Transistoren ausnützen, um die Ansprech- und Abfallwerte der Gesamtschaltung festzulegen.Furthermore, in this monitoring circuit, a monitoring signal is always emitted when the outgoing power is too small, e.g. B. also in the event of a short circuit or open circuit of the outgoing cable, or when their direction of flow is reversed. In addition to monitoring the amplifier, it is also used enables system monitoring. The circuit also allows, compared to a simple two-way diode circuit, which high-quality relays with closely tolerated and closely spaced response and drop values or instead an additional circuit, e.g. B. a Schmitt trigger circuit, through which the response and dropout values are specially determined, requires the signaling point to set in a simple, power-saving manner even when using a simple relay, without an auxiliary circuit is necessary for this. The threshold voltage in the base circuit of the transistors can be used, to determine the pickup and dropout values of the overall circuit.

In einer zweiten Lösung kann die Schaltungsanordnung der Erfindung gemäß auch als Eintaktschaltung ausgebildet sein, die im wesentlichen die gleichen Vorteile aufweist wie die vorstehend genannte Gegentaktschaltung. In a second solution, the circuit arrangement according to the invention can also be used as a single-ended circuit be formed, which has the same advantages as the push-pull circuit mentioned above substantially.

Ist die speisende Spannungsquelle einpolig geerdet, so läßt sich die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ebenfalls vorteilhaft verwenden, wenn der Primärwicklung des Eingangsübertragers eine weitere Wicklung vorgeschaltet wird.If the feeding voltage source is single-pole grounded, the circuit arrangement according to the invention can be used also use advantageous if the primary winding of the input transformer has another Winding is connected upstream.

An Hand der Ausführungsbeispiele nach den F i g. 1 und 2 wird die Erfindung näher erläutert.On the basis of the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2 the invention is explained in more detail.

An Klemmen A' liegt der Ausgang der zu überwachenden Spannungsquelle. Ist die Stromquelle nicht geerdet, so kann sie auch an Klemmen A " angeschlossen werden. Ein Übertrager Üi kann auch zugleich der verbraucherseitige Übertrager einer Stromquelle sein. F i g. 1 zeigt dabei eine Gegentaktschaltung, bei der die Emitter von Transistoren 771, 772 direkt und die KoI-The output of the voltage source to be monitored is connected to terminals A '. If the current source is not grounded, it can also be connected to terminals A. " A transformer Ui can also be the consumer-side transformer of a current source. FIG. 1 shows a push-pull circuit in which the emitters of transistors 771, 772 are direct and the KoI

lektoren der beiden Transistoren über die Sekundärwicklung 5 des Eingangsübertragers Üi miteinander verbunden sind. Die Sekundärwicklung 5 weist dabei einen Mittelabgriff auf, der über ein Relais 6 mit dem gemeinsamen Emitterverbindungspunkt der beiden Transistoren verbunden ist. Die Basen der beiden Transistoren sind an die mit einem ohmschen Widerstand Ri überbrückte Sekundärwicklung 4 eines verbraucherseitigen Übertragers Ü2 geführt.Lectors of the two transistors are connected to one another via the secondary winding 5 of the input transformer Üi. The secondary winding 5 has a center tap which is connected via a relay 6 to the common emitter connection point of the two transistors. The bases of the two transistors are led to the secondary winding 4 of a consumer-side transformer Ü2 , bridged with an ohmic resistor Ri.

Die Primärwicklung des verbraucherseitigen Übertragers Ü2 besteht aus zwei Teilwicklungen 2 und 3; der Anfang der Teilwicklung 2 und das Ende der Teilwicklung 3 sind dabei am Anfang bzw. Ende der Primärwicklung 1 des Eingangsübertragers Üi geführt. Das Ende der Teilwicklung 2 und der Anfang der Teilwicklung 3 sind mit dem Verbraucher verbunden, der einpolig an Masse liegt. Die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung 5 des Eingangsübertragers Üi ist gleichfalls an Masse geführt. Die Sekundärwicklung 4 des verbraucherseitigen Übertragers Ü2 weist ebenfalls eine Mittelanzapfung auf, die über eine Zenerdiode D an den gemeinsamen Emitterverbindungspunkt der beiden Transistoren geführt ist. Die Vorspannung für die Zenerdiode wird von einer Stromquelle H über einen Widerstand Rl an die Zenerdiode angelegt.The primary winding of the consumer-side transformer Ü2 consists of two partial windings 2 and 3; the beginning of the partial winding 2 and the end of the partial winding 3 are performed at the beginning or end of the primary winding 1 of the input transformer Üi . The end of the partial winding 2 and the beginning of the partial winding 3 are connected to the consumer, which is unipolarly connected to ground. The center tap of the secondary winding 5 of the input transformer Üi is also connected to ground. The secondary winding 4 of the consumer-side transformer Ü2 also has a center tap which is led via a Zener diode D to the common emitter connection point of the two transistors. The bias voltage for the Zener diode is applied to the Zener diode from a current source H via a resistor R1.

Durch diese Zenerdiode läßt sich die Grenze der Schwellenspannung, die durch die Transistoren festgelegt ist, in vorteilhafter Weise heraufsetzen. Infolge der Stromverstärkung der Transistoren kann der für diese Diode benötigte, von der Hilfsspannung herrührende Strom stets klein gegenüber den Betriebsströmen im Relais gewählt werden, so daß der Diodenstro,m unbedenklich über das Relais geleitet werden kann. Ist die Mitte des einspeisenden Bauelementes geerdet, so sind an die Hilfsspannung keine besonderen Anforderungen zu stellen; eine einseitig geerdete Spannung ist meist ohnehin vorhanden.With this Zener diode, the limit of the threshold voltage, which is determined by the transistors is to increase in an advantageous manner. As a result of the current amplification of the transistors, the for them Diode required current originating from the auxiliary voltage is always small compared to the operating currents in the Relays are selected so that the diode current, m can be safely passed through the relay. Is the Grounded in the middle of the feeding component, there are no special requirements for the auxiliary voltage to deliver; a voltage that is earthed on one side is usually present anyway.

Der Strom im Relais wird mittels der Transistoren vom Übertrager Ü2 her gesteuert. Hier erzeugt der im Ausgang A fließende Strom eine zu ihm proportionale Spannung am Widerstand Ri. Das Relais fällt in dieser Schaltung sowohl bei Kurzschluß als auch bei Leerlauf am Ausgang ab, da die Kollektor- bzw. die Basisspannung zusammenbricht und dadurch die Transistoren sperrt. Fällt der überwachte Verstärker aus und wird von außen eine Spannung bei A angelegt, so kann das Relais nicht anziehen, denn, falls dabei sowohl Spannung am Übertrager Üi als auch Strom im Übertrager ÜI auftreten, so liegen sie doch in Gegenphase, so daß die Transistoren immer gesperrt bleiben. Mittels Relaiskontakte können in bekannter Weise optische und/oder akustische Alarmgeber betätigt werden.The current in the relay is controlled by the transistors from the transformer Ü2 . Here the current flowing in output A generates a voltage proportional to it across the resistor Ri. In this circuit, the relay drops out in the event of a short circuit or no load at the output, since the collector or base voltage collapses and thereby blocks the transistors. If the monitored amplifier fails and a voltage is applied from the outside at A , the relay cannot pick up, because if both voltage at the transformer Üi and current in the transformer ÜI occur, they are in phase opposition, so that the transistors always remain blocked. Optical and / or acoustic alarm transmitters can be actuated in a known manner by means of relay contacts.

Die Erhöhung des Verstärkerinnenwiderstandes durch den verbraucherseitigen Übertrager Ü2 kann durch geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses und des Widerstandes Al zumeist äußerst gering gehalten werden. Ist dem Verstärker sonst an den Punkten A ein Filter, z. B. ein Bandpaß, nachgeordnet, so kann dies jetzt bei A angeschlossen werden. Dadurch werden die geringen Klirrverzerrungen, die die Überwachungsschaltung verursacht, weiter herabgesetzt. The increase in the internal amplifier resistance due to the consumer-side transformer Ü2 can usually be kept extremely low by a suitable choice of the transmission ratio and the resistance A1. Otherwise, if the amplifier has a filter at points A, e.g. B. a bandpass filter, this can now be connected to A. This further reduces the low level of distortion caused by the monitoring circuit.

Eine Schaltungsanordnung mit der gleichen Funktionsweise wie diejenige nach Fig. 1, jedoch im Eintaktbetrieb, zeigt F i g. 2.A circuit arrangement with the same functionality as that of FIG. 1, but in single-ended operation, shows Fig. 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for current and voltage monitoring of a current source feeding a consumer, with an input transformer and a consumer-side transformer, the primary winding of which consists of two partial windings arranged in series and each symmetrically to the load and the secondary winding, which is connected in parallel with a resistor, has a center tap , which secondary winding is connected on one side to the bases of two transistors connected to their emitters and whose center tap is led to the connection point of the emitters of the two transistors, furthermore to a common grounded connecting line of the emitter-collector circuits of the two transistors Relay in which the collectors of the two transistors each with one end of the secondary winding of the input transformer and in which the center tap of this secondary winding is connected to the relay, characterized in that the two are not connected to the Consumers connected ends of the primary winding of the consumer-side transformer (Ü2) are each connected to one end of the primary winding (1) of the input transformer ((Ji) .

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the arrangement as a single ended circuit is executed.