DE1925632C - Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegenden veränderlichen Wechselstromes in eine konstante Signalspannung - Google Patents

Description

Alle Anforderungen erfüllt unter Vermeidung der

Nachteile der bekannten Lösung eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art, wenn erfin-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- 35 dungsgemäß der Wechselstrom einem derart ausanordnung zur Umwandlung eines oberhaib eines gelegten Stromwandler primärseitig zugeführt ist, daß vorgegebenen Wertes liegenden veränderlichen dieser bei dem vorgegebenen Wert des Wechsel-Wechselstromes in eine konstante Signalspannung. stromes als Sättigungswandler betrieben wird, und Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine der- wenn an den Stromwandler sekundärseitig parallel ?u artige Schaltungsanordnung so auszubilden, daß sie 40 den Ausgangsklemmen der Schaltungsanordnung eine große Überlastbarkeit besitzt und außerdem zu liegend Zenerdioden angeschlossen sind, deren Zenereiner kleinen raumsparenden Baueinheit zusammen- spannung im Hinblick auf den gewünschten Wert der gefaßt werden kann. Signalspannung gewählt ist. Diese Schaltungsanord-

Zur Erläuterung dieser Aufgabenstellung sei ein nung gestattet also, eine unabhängig vom jeweiligen spezieller Anwendungsfall der Erfindung beschrieben. 45 Wert des veränderlichen primärseitigen Wechsel-Vakuumanlagen, wie sie beispielsweise bei Elek- stromes konstante sekundäre Signalspannung zu ertronenmikroskopen Verwendung finden, enthalten zeugen, die beispielsweise als logisches Signal in an eine rotierende Vorvakuumpumpe und mit Heiz- die Ausgangsklemmen angeschlossenen Auswerteplatten betriebene Diffusionspumpen. Zur Rück- einrichtungen verarbeitet wird. Diese Auswertemeldung der Betriebszustände (Lauf oder Stillstand) 50 einrichtungen können Bestandteil einer Regeleinrichdes Motors der Vorvakuumpumpe muß der Strom tung im Rahmen einer automatisch gesteuerten desselben in ein geeignetes Signal umgewandelt wer- Vakuumanlage sein.

den. Die Schaltungsanordnung muß ferner so aus- Die Zenerdioden können in an sich bekannter

gelegt sein, daß sie auch für die Rückmeldung der Weise (Zeitschrift »Bulletin SEV«, 1962, S. 1234 und Betriebszustände der Heizplatten verwendet werden 55 1235) in dem einen Zweig einer Brückenschaltung kann. liegen, deren anderer Zweig mit normalen Dioden beSchwierigkeiten ergeben sich im Hinblick auf den stückt ist. Die Verwendung von Zenerdioden in großen Strombereich, für den die Schaltungsanord- beiden Brückenzweigen erübrigt sich, da wegen der nung ausgelegt sein muß. Beispielsweise beträgt der Toleranzen der Zenerspannungen der einzelnen listenmäßige Betriebsstrom eines für Vorvakuum- 60 Dioden keine gleichmäßige Verteilung der Zenerpumpen eingesetzten Motors 7 A, die Einschalt- ströme in den beiden Brückenzweigen gesichert und Stromspitze liegt in der Größenordnung von 70 A. Bis daher kein höherer zulässiger Gesamtstrom einstellzum Ansprechen des Oberstromschutzes bei blockie- bar wäre.

render Pumpe fließen einige Sekunden lang Ströme in Zur Unterstützung der Konstanz der Signalspan-

der Größenordnung von 30 bis 40 A. Ferner muß die 65 nung, die im übrigen durch die Zenerspannung der Schaltungsanordnung die Spitzenströme aushalten, verwendeten Zenerdioden bestimmt ist, kann man die bei Kurzschluß im Verbraucher bis zum An- parallel zu den Ausgangsklemmen der Schaltungssprechen der zugehörigen Schmelzsicherung fließen. anordnung Glättungskondensatoren legen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsfonn der Er- der den .E^^^JJSiolisiert. Fig. 2 zeigt also findung ist die Primärwicklung des Stromwandler* Auswerteeinnchtung symrwusien^^ ^.^^ _im durch Anschlüsse unterteilt. Diese Unterteilung kann Kurven R = «^nstajrt, wora _{unendlich besim} entweder durch Vorsehen von Abgriffen in einer Falle der '£'^K5°™ "£ _{iter rechts die} Kurve Hegt, einzigen Primärwicklung oder durch Zusammensetzen 5 und u^m _t ^so„^kl"^ner „_r:j_oebenen Wertes des Wechselder Primärwicklung aus mehreren TeUwickJungen Oberhafe J^gJ₁J_{1n des} Sättigungsoder aber durch Kombination dieser beiden Maß- stromes /1 ^IS* ^d" ™X _zunebmenden Eisennahmen gesonnen werden. Die Unterteilung bietet Wandlers 1 a.so miο S* . _d j_eweiligen den Vorteil einer möglichen Vergrößerung und An- Sättigung ^f^^n^iese Ausgangsspanpassung des Meßbereiches der Schaltungsanordnung; ic Wert des Wechse s romes /1 *« ^g^ außerdem ist es möglich, dieselbe Schaltungsanord- nung des Wandlers ι wir« ""*' .. _d zweit-n nung durch Belegung verschiedener Anschlüsse zur der Gleichrichterbrucke 2 .ueefuhrt. die den zwe.Ln gleichzeitigen Durchführung mehrerer Meßaufgaben wesentlichen °^OTtan° .*[" heranzuziehen. In dem beschriebenen Beispiel einer Schaltungsanordnung Vakuumanlage bedeutet dies, daß sowohl der Motor 15 ihrem einen Zweig die der Vorvakuumpumpe als auch die H~izkreise der ihr anderer Brückenzweig Diffusionspumpe gleichzeitig hinsichtlich ihrer Be- dioden Di, D2 bes*·¹" triebszustände überwacht werden können. klemmen α und /»der .._hijmo in dem ee-

Verständlicherweise enthält die Schaltungsanord- einer geeigneten ^Ausw?^rt"^m£^c™°^g ~,^_n *™ Jf_n

nung noch weitere Elemente, die zu ihrem Betrieb *> zeigten AusfühnuigstoTiel hiuidelt es sich um

erforderlich sind, beispielsweise strombegrenzende Voltmeter V - die konstante„^Sf ^P"^¹'

Vorwiderstände und eine konstante Bürde, die dem gegriffen werden, die gemäß F_i %. 2 in diesem ftj

öffnen des Sekundärkreises des Wandlers auch beim führungsbeispiel etwa 5 V betrag: f^ur ^""^ ^^r

Entfernen der Auswerteeinrichtung vorbeugt. Spannung ist parallel zu den Ausgangsklemmen der

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 und 2 er- a₅ Glättungskondensator CgeschaiieL

läutert, von denen die erste ein Ausführungsbeispiel Der Widerstands dient afc Grund as^^d Ent

für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und ladewiderstand fur den Fall, daiJ die 1wem men a

die zweite in einem Diagramm den Verlauf der und b nicht durch e.ne Auswertee.nnchtung uber-

Signalspannung U in Abhängigkeit von dem primär- brückt sind. „.,„„/; *,_nn

seitigenWechselstrom/1 zeigt 30 Die Unabhängigkeit der SW^a{%^a™™Z^U™"

Der primärseitige veränderliche Wechselstrom /1 dem primärseitigen Wechselstrom /1 st also durch

wird über einen einstellbaren Vorwiderstand und ein die Kombination eines Sattigungswandlers mit geeit-

Amperemeter A dem einen wesentlichen Bestandteil neter Magnetisierungskennlinie und eines z-ener-

der Schaltungsanordnung bildenden Stromwandler 1 dioden enthaltenden Schaltungsteiles gewahrle stet,

primärseitig zugeführt. Dieser Stromwandler ist durch 35 Bei den Zenerdioden wird ihre Eigenschat tausge-

geeignete Bemessung seines Eisenkreises so ausgelegt, nutzt, daß, sobald die Spannung an der Diode ehe

daß er bereits bei dem vorgegebenen Wert des primd- Zenerspannung überschreitet, die in bperricmung

ren Wechselstromes /1 im gekrümmten Bereich seiner beanspruchte Diode schlagartig mederohmig wird Md

Magnetisierungskennlinie, d. h. als Sättigungsstrom- dann bezüglich des Verbrauchers als Nebensch uß

wandler, arbeitet. Betrachtet man wiederum das 40 wirkt, über den der überschussige Strom abgeleitet

bereits oben behandelte Beispiel einer Vakuumanlage, wird. .

so bedeutet dies, daß der Stromwandler 1 entspre- Die Auswerteeinrichtung kann einen Teil en halten

chend den Diagrammen nach F i g. 2 bei /1 = 0,5 A in dem beispielsweise mittels eines als Schalter von

bereits im Beginn der Sättigung arbeitet. Die der Signalspannung betriebenen Transistors eine

Diagramme der Fig. 2 sind mit logarithmischem 45 Umwandlung des Signalpaares »Signalspannung /.

Abszissenmaßstab gezeichnet. Der Kurvenverlauf ist keine Signalspannung« in eine andere Signalspracne,

ferner abhängig von dem Wert des Widerstandes R, z. B. »Strom ./. kein Strom«, erfolgt.

Hierzu i Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Während also die Motorströme eine Auslegung der Patentansprüche: Schaltungsanordnung in Richtung auf relativ große Stromstärken erforderlich machen, betragen die

1. Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines Ströme der Heizplatten nur etwa 2 A. Man ist daran oberhalb eines vorgegebenen Wertes Hegenden S interessiert, eine Schaltungsanordnung mit möglichst veränderlichen Wechselstromes in eine konstante niedrigem Ansprechwert zu schalten, so daß sie Signalspannung, dadurch gekennzeich- universell auch für andere Aufgaben einsetzbar ist. net, daß der Wechselstrom einem derart ausge- Faßt man diese Anforderungen zusammen, so legten Stromwandler primärseitig zugeführt ist, kommt man zu folgenden Anforderungen der erfindaß dieser bei dem vorgegebenen Wert des io dungsgemäßen Schaltungsanordnung bei ihrer A_n-Wechselstromes als Sättigungswandler betrieben <wendung in diesem speziellen Fall:

wird, und daß an den Stromwandler sekundär- Signalspannung (d. h. Ausgangsspannung der

seitig parallel zu den Ausgangsklemmen der Schaltungsanordnung) Null bei Wechselstrom

Schaltungsanordnung liegend Zeaerdioden ange- _Nulj.

schlossen sind, deren Zenerspannung im Hinblick 15 ' , · · t · e\r ι * * u ·

auf den gewünschten Wert der Signalspannung Signalspannung beispielsweise 5 V konstant bei

gewählt ist. Eingangswechselströmenzwischen0,5undl00A;

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- primärseitig mit 7 A dauernd belastbar und kurzdurch gekennzeichnet, daß die Zenerdioden in schlurfest· dem einen Zweig einer Brückenschaltung liegen, *o _sekundiirSeitig _mit dem Eingangswiderstand ge sSis?^{8 nOrm} SSf Γ Signalauswerteeinrichtungen dauernd

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 belastbar.

oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu Es ist bekannt, im Rahmen der beschriebenen

den Ausgangsklemmen Glättungskondensatoren as Vakuumanlagen zu diesem Zweck Wechselstromrelais liegen. zu verwenden. Abgesehen davon, daß derartige Relais

4. Schaltungsanordnung nach einem der An- in nachteiliger Weise mechanische Kontakte aufsprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weisen, haben sie lediglich einen relativ kleinen Primärwicklung des Stromwandlers durch An- Betriebsstrombereich von etwa 1 :2 bis 1 :3. Denischlüsse unterteilt ist. 30 gegenüber ist der von der Schaltungsanordnung auszuhaltende Strömbereich etwa 1:1000.