DE19847812A1

DE19847812A1 - Elektronisches Lastrelais

Info

Publication number: DE19847812A1
Application number: DE19847812A
Authority: DE
Inventors: Jovan Prof Dr Antula
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-15
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 1999-07-22
Anticipated expiration: 2018-10-17
Also published as: DE19847812C2

Description

Die Erfindung geht von einem elektronischen Lastrelais aus, mit den in Oberbegriff des Anspruches 1 angeführten Merkmalen.

Zum Stand der Technik gehören die Schaltungen, die, unter anderem, auch in folgenden Druckschriften offenbart sind.

In US 4,647,794 wird ein monostabiles elektronisches Relais mit einem Ruhe- und einem Arbeitskontakt unter Verwendung von MOSFET als elektronische Schaltelemente beschrieben. Der Eingangskreis ist von den Kontaktkreisen galvanisch getrennt. Die Umschaltung bewirken monopolare Eingangsimpulse, jedoch benötigt die Eingangsschaltung eine gesonderte Spannungs quelle.

In EP 0 265 315 A1 ist ein bistabiles Lastrelais für Gleich- und Wechselstrom beschrieben: Als Wechsler, mit zwei Eingangskreisen, die gegenüber Kontaktkreisen galvanisch getrennt sind und mit deren Hilfe die Kontakte von einem stabilen Zustand (z. B. offen) in den anderen stabilen Zustand (z. B. geschlossen) gebracht werden. Die zwei getrennte Eingangsimpulse bewirken also nur das Umschalten, daß Verbleiben in einer Position geschieht ohne eingangsseitigen Energieverbrauch. Als Lastkreisschalter sind ausschließlich MOS-Leistungstransitoren verwendet und für die Speisung der Steuerschaltung ist eine eigene Spannungsquelle erforderlich.

In G 91 12 419.0 ist ein monostabiler Wechsler, der galvanisch von dem Eingangskreis getrennt und für Gleich- oder Wechselstrom ausgelegt ist, beschrieben. Die Umschaltung bewirken zwei parallel geschaltete Steuerschaltungen, die durch je eine Einschalt- und eine Ausschaltverzögerungs schaltung sowie 2 Schmitt-Trigger dafür sorgen, daß ein Kontakt erst dann öffnet, wenn der andere schon geschlossen ist. Diese Komponenten erfordern mindestens eine gesonderte Spannungsquelle.

Die Aufgabe besteht darin, ein elektronisches Lastrelais mit einem typischen Laststrombereich von 1 A bis 50 A zu schaffen, das mindestens einen Arbeitskontakt, der durch ein erstes elektronisches Schaltelement gebildet wird und mindestens einen von diesen vorzugsweise galvanisch getrennten Ruhekontakt, der durch ein zweites elektronisches Schalt element gebildet wird, aufweist, das zum Schalten sowohl von Gleich- als auch von Wechselstrom geeignet ist, und keine zusätzliche Energiequelle benötigt.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Die Erfindung bietet die Möglichkeiten,

- daß sich der Arbeits- und/oder Ruhekontakt für Gleich- oder für Wechselstrom eignet, und Schaltungen mit, Transistoren, IGBT, Thyristoren, Triacs, enthält, und
- daß das Schalten der Relaiskontakte immer im Nulldurchgang einer Wechselspannung geschieht, und
- daß an Stelle nur eines Ruhe- und/oder eines Arbeitskontakts mehrere Kontakt realisiert werden und
- daß keine zusätzliche Spannungsquelle benötigt wird.

In der vorliegenden Erfindung sind beide Kontakte von einem optisch übertragenen Eingangssignal geschaltet und die Kontaktspannung jedes Kontaktes, zusammen mit der Ausgangs energie des Optokopplers, speist ausschließlich die zugehörige Steuerschaltung und macht sie unabhängig von einer zusätzlichen Spannungsquelle. Beim geschlossenen Arbeits kontakt, d. h. während der Dauer eines Eingangssignals, reichen die Kontaktrestspannung und die Ausgangsenergie des dazu gehörigen Optokopplers, um diesen Zustand zu erhalten. In Ab wesenheit eines Eingangssignals versorgt die volle Kontakt Spannung die zugeordnete Steuerschaltung mit der Energie.

Diese Lösung ist um so sinnvoller, je kleiner der Speisestrom der Steuerschaltung verglichen mit dem Laststrom ist, und das ist vor allem bei Lastrelais der Fall.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Schaltung eines erfindungsgemäßen elektronischen Lastrelais 17 besteht aus einem Eingangs- oder Steuerkreis, der die zwischen Klemmen 2 und 5 geschaltete lichtemittierende Dioden 7 und 10 zweier Optokoppleranordnungen enthält, einem ersten Lastkreis, der als Arbeitskontaktkreis ausgebildet ist, und einem zweiten Lastkreis, der als Ruhekontaktkreis ausgebildet ist. Im ersten Lastkreis liegen ein erster Verbraucher 13 und ein Arbeitskon takt 12 in Reihe zwischen zwei Klemmen 1 und 15, an denen eine erste Versorgungsspannung anliegt. Zwischen den Klemmen 1 und 6 liegt auch eine erste Steuerschaltung 11, die zwei Speise anschlüsse 18 und 20 sowie einen mit dem Schaltelement gekoppelten Steuersignalausgang 19 aufweist, und den Arbeits kontakt 12 und damit den Strom durch den Verbraucher 13 steuert, ohne Zuhilfenahme einer zusätzlichen Energiequelle.

Die erste Steuerschaltung 11 ist zum Steuern des Arbeitskontaktes 12 mit der Diode 10 optisch gekoppelt und derart angeordnet, daß bei eingeschaltetem Eingangs- oder Steuerkreis der Arbeitskontakt 12 geschlossen wird (Schließer), ohne Zuhilfenahme einer zusätzlichen Energie quelle. Bei ausgeschaltetem Eingangs- oder Steuerkreis wird der Arbeitskontakt 12 geöffnet.

Im zweiten Lastkreis liegen ein zweiter Verbraucher 14 und ein Ruhekontakt 9 in Reihe zwischen zwei Klemmen 3 und 16, an denen eine zweite Versorgungsspannung anliegt. Zwischen den Klemmen 3 und 4 liegt eine Steuerschaltung 8, die zwei Speise anschlüsse 18a und 20a, sowie einen mit dem Schaltelement gekoppelten Steuersignalausgang 19a aufweist und den Ruhekontakt 9 und damit den Strom durch den zweiten Ver braucher 14 steuert, ohne Zuhilfenahme einer zusätzlichen Energiequelle.

Die zweite Steuerschaltung 8 ist zum Steuern des Ruhekontaktes 9 mit der Diode 7 optisch gekoppelt und derart angeordnet, daß bei ausgeschaltetem Eingangs- oder Steuerkreis der Ruhekontakt 9 geschlossen ist. Bei eingeschaltetem Eingangs- oder Steuer kreis wird der Ruhekontakt 9 geöffnet (Öffner).

Es ist oft zweckmäßig die Steuerschaltung (z. B. 8) mit nur einem Teil der am zugeordneten Schaltelement (9) liegender Spannung zu speisen; z. B. bei sehr hohen Spannungen am Schaltelement.

In einigen Fällen stellt die Steuerschaltung nur ein Zweipol dar. Für die Ankopplung an das zu steuernde Schaltelement genügen in diesem Fall zwei Anschlüsse. Das können z. B. für die als Zweipol ausgeführte Steuerschaltung 11 die Anschlüsse 18 und 19 oder 19 und 20 sein.

Bei einem Wechselspannungsrelais können die Steuerschaltungen 8 und 11 eine Nullspannungsschaltung beinhalten und nur beim Nulldurchgang der Wechselspannung schalten.

Bei dem vorliegenden Lastrelais ist eine galvanische Trennung zwischen dem Eingangs- oder Steuerkreis und den beiden Arbeitskreisen gesichert.

Die beschriebene Ausführungsform des elektronischen Lastrelais entspricht einem elektromechanischen Relais mit einer Spule, sowie einem Ruhe- und einem Arbeitskontakt, die alle voneinander galvanisch getrennt sind. Eine zusätzliche Spannungsquelle ist nicht erforderlich.

Claims

1. Elektronisches Lastrelais (17), das mindestens einen Eingangskreis (2/5), mindestens ein erstes elektronisches Schaltelement (9), sowie eine zugehörige vom Eingangskreis (2/5) durch optisch übertragene Energie betätigte und zum Schalten dieses ersten Schaltelements (9) dienende erste Steuerschaltung (8), sowie ein zweites Schaltelement (12) und eine zugehörige, vom Eingangskreis durch optisch übertragene Energie betätigte und zum Schalten dieses zweiten Schaltelements (12) dienende zweite Steuerschaltung (11) enthält, wodurch der Eingangskreis, das erste und das zweite Schaltelement galvanisch voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltungen (8; 11), in Abwesenheit der vom zugehörigen Eingangskreis (7 bzw. 10) optisch übertragenen Energie, ausschließlich durch mindestens einen Teil der am zugeordneten Schaltelement (9 bzw. 12) liegenden Spannung mit Energie gespeist sind (Fig. 1)

2. Elektronisches Lastrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Steuerschaltung (8 bzw. 11) mit zwei Speiseanschlüssen (18a und 20a, bzw. 18 und 20) und mindestens einem Steuersignalanschluß (19a bzw. 19), mit dem zugeordneten Schaltelement (9 bzw. 12) gekoppelt ist.

3. Elektronisches Lastrelais nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß mindestens eine Steuerschaltung als Zweipol ausgeführt und mit zwei Anschlüssen an das zu steuernde Schaltelement gekoppelt ist.

4. Elektronisches Lastrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zwischen zugeordneten Eingangsklemmen liegende Eingangskreise vorgesehen sind.

5. Elektronisches Lastrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste elektronische Schaltelement (9) als Ruhekontakt und das zweite elektronische Schaltelement (12) als Arbeitskontakt ausgeführt sind (Fig. 1).

6. Elektronisches Lastrelais nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrere Ruhekontakte und/oder mehrere Arbeitskontakte enthält.

7. Elektronisches Lastrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schalten vom Wechselstrom in der Steuerschaltung ein Nullspannungsschalter zum Schalten im Nulldurchgang der Wechselspannung vorgesehen ist.