DE2033115A1

DE2033115A1 - Voltage limiting device

Info

Publication number: DE2033115A1
Application number: DE19702033115
Authority: DE
Inventors: der Anmelder H02h ist
Original assignee: Redding Robert James Maidenhead Berkshire (Großbritannien)
Priority date: 1969-07-03
Filing date: 1970-07-03
Publication date: 1971-01-21
Also published as: GB1310354A; FR2050464B1; FR2050464A1

Description

Vorrichtung zur SpannungsbegrenzungVoltage limiting device

Die Erfindung betrifft Begrenzungsvorrichtungen, um zu gewährleisten, daß die einem Stromkreis eingespeiste elektrische Spannung
auf einen bestimmten sicheren Wert mit Hilfe von Zenerdiöden und
Widerständen begrenzt wird. Eine solche- Begrenzungsvorrichtung ist in der britischen Patentschrift Nr. 977 913 beschrieben, wobei zwe gegenpolige Zenerdiöden an einer Zweidrahtleitung in Reihe geschal tet sind, und in jeder Leitung ein Strombegrenzungswiderstand vorgesehen ist, um den Strom, der in einen "sieher" zu bleibenden
Teil der Leitung ' fließen kann, zu begrenzen.The invention relates to limiting devices to ensure that the electrical voltage fed into a circuit
to a certain safe value with the help of Zener dioden and
Resistances is limited. Such a limiting device is described in British Patent Specification No. 977 913, wherein two opposing polarity Zener diodes are connected in series on a two-wire line, and a current limiting resistor is provided in each line to keep the current flowing in a "sieher"
Part of the line 'can flow to limit.

Da der Ausfall einer Diode nicht automatisch gemeldet wird, erschien es vorteilhaft, jede Diode durch eine weitere dazu parallel geschaltete Zenerdiode zu verdoppeln.Since the failure of a diode is not reported automatically, it seemed advantageous to have each diode in parallel with another double switched zener diode.

Bei einer solchen Verdoppelung muß eine Prüfeinrichtung vorgesehen werden, um zu gewährleisten, daß beide Dioden ordnungsgemäß arbeiten. Dies kann durch Verwendung von Dioden mit verschiedener Span-In the event of such duplication, a test facility must be provided to ensure that both diodes are working properly. This can be achieved by using diodes with different voltage

009884/1595009884/1595

nungscharakteristik bzw. durch Einschaltung eines Widerstandes in die Leitung zwischen zwei Dioden erreicht werden. Die Prüfung erfolgt durch Anlegen einer Spannung an die entsprechende Diode, wo-¹ .bei die Vorrichtung mit geeigneten Außenklemmen versehen wird, und durch Beobachten des sich ergebenden Stromes bzw. umgekehrt.voltage characteristic or by switching a resistor into the line between two diodes. The test is performed by applying a voltage to the corresponding diode, is provided .for WO ¹ the apparatus with appropriate external terminals, and by observing the resultant current or vice versa.

Die Verdoppelung der Dioden stellt einen beträchtlichen Kcstenauf-, wand dar, besonders wenn die Begrenz ungs vorrichtung verkapselt ist., damit ihre Bauteile nicht gestört oder durch falsche Typen ersetzt werden können. Bei Ausfall eines Bauteiles würde das Gerät wertlos werden. Daher ist es vorteilhaft, die Begrenzungsvorrichtungen und zwei Hälften herzustellen, von denen jede einen Strombegrenzungswiderstand' in zwei parallel geschaltete Zenerdioden enthält. Jedes dieser Halbgeräte kann für Einfachleitungen mit Erdrücklauf verwendet werden, während zwei Halbgeräte eine erdfreie Zweidrahtleitung bilden, drei Einheiten eine Dreidrahtleitung usw. Diese Anordnungen sind amtlich als eigensicher bescheinigt worden, z.B.mit dem P.T.B. Certificate EXI 95 20020.The doubling of the diodes creates a considerable amount of space, wall, especially if the restriction device is encapsulated., so that their components cannot be disturbed or replaced by the wrong type. If a component fails, the device would be worthless will. Therefore it is advantageous to make the limiting devices and two halves, each of which has a current limiting resistor ' contains two zener diodes connected in parallel. Each of these half devices can be used for single lines with earth return can be used, while two half devices form a floating two-wire line, three units form a three-wire line, etc. These arrangements have been officially certified as intrinsically safe, e.g. with the P.T.B. Certificate EXI 95 20020.

Bei einer Reihe von Anwendungen dieser Begrenzungsvorrichtungen im praktischen Einsatz müssen zwei oder mehrere Halbgeräte verwendet werden. Zum Beispiel muß meist bei einer Zweidrahtwandleranlage ein Halbgerät für die Stromversorgung) und eines für dieIn a number of applications of these limiting devices in practical use, two or more half-devices must be used. For example, it usually has to be used in a two-wire converter system one half device for the power supply) and one for the

aufnehmenden Instrumente verwendet werden. Obwohl diese Anordnung bekannt ist, bedeutet dies, daß vier Dioden zur Erreichung der erforderlichen Redundanz und der Reservefunktion benötigt werden, und daß weiter der Fehlerstrom, der bei einer Verbindung jrecording instruments are used. Although this arrangement is known, it means that four diodes are used to achieve it the necessary redundancy and the reserve function is required and that further the fault current which occurs at a connection j

von zwei Leitungen der Schaltung und der Erde auftreten kann, .·■-. can occur from two lines of the circuit and the earth . · ■ -.

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- 3 - ι- 3 - ι

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

sich als Summe des die Halbgeräte durchlaufenden Stroms darstellt* Im Falle einer Brückenschaltung oder einer Vierleitungs-Meßschaltung, wie sie z.B. zur Temperaturmessung dient, müssen vier Halbgeräte (oder drei, wenn eine Leitung geerdet ist) verwendet werden und der mögliche Fehlerstrom ist entsprechend größer als bei einer einzigen Vorrichtung.is represented as the sum of the current passing through the half devices * In the case of a bridge circuit or a four-line measuring circuit, as it is used, for example, for temperature measurement, four half-devices must be used (or three, if one line is earthed) and the possible fault current is correspondingly greater than with one single device.

Die Erfindung betrifft eine Begrenzungsvorrichtung, bei welcher.The invention relates to a limiting device in which.

eine erhöhte Sicherheit und Funktionsreserve der nötigen Bauteile bei einer gleichen oder geringeren Anzahl von Zenerdioden erreicht wird und bei welcher die Prüf- bzw. Meßeinrichtung vereinfacht istan increased safety and functional reserve of the necessary components is achieved with an equal or lower number of Zener diodes and in which the testing or measuring device is simplified

' Die Erfindung ist eine Begrenzungseinrichtung, bei welcher zwei in'The invention is a limiting device in which two in

Reihe geschaltete gegenpolige Zenerdioden zwischen zwei stromfüh-' rende Leitungen geschaltet sind, von denen jede mit einem Strombegrenzungswiderstand ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daßZener diodes connected in series with opposite polarity between two current-carrying ' rende lines are connected, each with a current limiting resistor is equipped, characterized in that

j eine zusätzliche Vorrichtung zur Spannungsbegrenzung zwischen die Leitungen geschaltet ist. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man ir.it ihr einen gewünschten'Grad von Redundanz oder Funktionsreserve ohne eine Verdoppelung einer jeden Zenerdiode erreichen kann, wie dies bei Verwendung von Halbgeräten bzw. Halbvorrichtungen erforderlich ist. j an additional device to limit the voltage between the Lines is switched. One advantage of the invention is that it provides a desired degree of redundancy or functional reserve can achieve without a doubling of each Zener diode, as is required when using half devices or half devices.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. In den Zeichnungen ist:The invention is explained in more detail below. All in the description Features and measures contained therein can be essential to the invention. In the drawings is:

Fig. 1 eine Zweileitungs-Wandleranlage, wobei jede Leitung1 shows a two-line converter system, with each line

einem Halbgerät versehen—isti- -provided with a half device - is -

_____— 00955 — —-_____— 00955 - ---

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Pig. 2 die Orundschaltung der im britischen Patent Nr. 977 913 bekannt gemachten Begrenzungseinrichtung in abgeändeter Form, der weitere Mittel zur Spannungsbegrenzung hinzugefügt wurden;Pig. 2 the circuit of the circuit shown in British Patent No. 977 913 known limiting device in a modified form, which adds further means for voltage limiting became;

Pig. 3 "eine Begrenzungsanordnung wie Pig. 2, Jedoch unter Verwendung einer anderen Ausführungsform des zusätzlichen Spannungsbegrenzers, der dort einsetzbar ist, wo nurPig. 3 "a limiting arrangement like Pig. 2, but using another embodiment of the additional Voltage limiter that can be used wherever

^ ein niedriges Potential zwischen den beiden Leitungen^ a low potential between the two lines

aufrechterhalten werden soll;should be maintained;

Fig. 4 eine Begrenzungseinrichtung, die speziell so ausgelegt ist, daß der Wert des Strombegrenzungswiderstandes auf einem Minimum gehalten wird;Fig. 4 shows a limiting device specially designed so is that the value of the current limiting resistor is kept to a minimum;

Flg. 5 eine Begrenzungsanordnung zur Gewährleistung des sicheren Betriebes von drei getrennten Schaltungen mit einem gemeinsamen Masseanschluß;Flg. 5 shows a limiting arrangement to ensure the safe operation of three separate circuits with one common ground connection;

Fig. 6 eine Begrenzungseinrichtung, die eine Weiterentwicklung der Merkmale der in den Fign. 3 und 4 gezeigten Begrenzungseinrichtungen darstellt;6 shows a limiting device which is a further development of the features of the in FIGS. Fig. 3 and 4 illustrate the limiting means shown;

Flg. 7 eine Änderung der in Flg. 6 gezeigten Begrenzungseinrichtung; Flg. 7 a change of the in Flg. 6 limiting device shown;

Flg.θ eine weitere Änderung der in den Fign. 6 und 7 gezeigten Begrenzungseinrichtungen. ' Flg. θ a further change in the in FIGS. Limiting devices shown in FIGS. 6 and 7. '

009884/1595 " ⁵ "009884/1595 " ⁵ "

ORiGiNAL INSPECTEDORiGiNAL INSPECTED

jede Leitung des in Fig. 1 gezeigten Zweileltungs-Wandlersystems wird durch ein herkömmliches Halbgerät bzw. eine herkömmliche Halb einheit mit der sicherung P. oder P₂, dem Strombegrenzungswiderstand R. oder Rp, und der zwischen die Leitung und einen Massepunkt geschalteten Zenerdiode Z-, oder Z₂ geschützt. PUr Jede der Zenerdioden Z₁ und Z₂ ist ein zweites Exemplar vorgesehen, um den Ausfall des Halbgeräts bei einem Ausfall der Diode zu vermeiden, wobei die Ersatzdiode parallel zu ihrer zugehörigen Erstbestückung Zenerdiode Z, oder Z₂ geschaltet ist. Um außerdem die Prüfung des Halbgeräts zu ermöglichen, wird ein Prüfwiderstand zwischen den Anschlußpunkt der beiden Zenerdioden gelegt.each line of Zweileltungs converter system shown in FIG. 1 unit by a conventional half-unit or a conventional half with the fuse P. or P _2, the current limiting resistor R. or Rp, and connected between the line and a ground point Zener diode Z , or Z ₂ protected. PUr Each of the Zener diodes Z ₁ and Z ₂ is provided with a second copy in order to avoid the failure of the half-device in the event of a diode failure, the replacement diode being connected in parallel to its associated initial Zener diode Z or Z ₂ . In order to also enable testing of the half-device, a test resistor is placed between the connection point of the two Zener diodes.

Figur 2 zeigt die Schaltung des britischen Patents Nr. 977 die aus Gründen der Klarheit mit der zwischen die beiden Leitungen geschalteten -zusätzlichen Zenerdiode Z-* neu ausgelegt wurde. Diese Schaltung erfüllt den gleichen Zweck wie die beiden mit Widerstands- und Diodenpaaren ausgestatteten Halbgeräte der Pig. I, besitzt jedoch eine Anzahl von Vorteilen. Jede Leitung wird wirksam durch zwei Dioden geschützt, da beim Ausfall einer der drei Dioden die beiden anderen die Funktion der Spannungsbegrenzung übernehmen. Durch Zuführen eines Stroms zwischen je zwei der drei Anschlüsse 1, X und Masse kann jede der drei Dioden sehr einfach geprüft werden, und die Spannungen können wiederum bei Durchsteuerung einer jeden Diode registriert werden. Daher ist kein eigener Prüfwiderstand erforderlich, wodurch der Gesamtwiderstand des Gerätes bzw. der Einheit und der sich daraus ergebende Spannungsabfall in einer Schaltung verringert wird. Die Betriebssicherheit des Systems wird bei Ausführungen wie der der Fig. 1 verbessert.,Figure 2 shows the circuit of British Patent No. 977 with the circuit between the two lines for the sake of clarity switched -additional Zener diode Z- * was redesigned. This circuit fulfills the same purpose as the two half devices of the Pig equipped with resistor and diode pairs. I, however, has a number of advantages. Each line is effectively protected by two diodes, since one of the three should fail The other two diodes have the function of limiting voltage take over. By supplying a current between two of the three connections 1, X and ground, each of the three diodes can very easily can be checked, and the voltages can turn when driven of each diode can be registered. No separate test resistor is therefore required, which reduces the overall resistance of the device or the unit and the resulting voltage drop in a circuit is reduced. The operational safety the system is improved in embodiments like that of FIG.

009884/1595 _Ä 009884/1595 _Ä

da., die.an den Leitungen anliegende Spannung im gefährlichen Be- ! reich durch nur eine Diode anstatt zwei in Reihe geschalteten Dio-|there., the. voltage applied to the cables in dangerous! rich through only one diode instead of two diodes connected in series

den begrenzt wird. Wird ein Spannungssignal, zum Betrieb von Re- | • gistriergeräten usw. benötigt, so kann d*r "Rückführungswiderstandj" an die Seite der Gefahrenzone der Begrenzungseinrichtung angeschlossen werden. Dies verkleinert die Ströme, die den Gefahrenbereich durchfließen können und gestattet die Verwendung von größeren Strombegrensungswiderständen, z.B. kann R₂ mit einem höheren Wert ohne Leistungsverlust versahen werden.which is limited. If a voltage signal is used to operate Re- | • Registration devices etc. are required, the "feedback resistor" can be connected to the side of the danger zone of the limiting device. This reduces the currents that can flow through the hazardous area and allows the use of larger current limiting resistors, eg R ₂ can be given a higher value without loss of power.

Bei Anwendungen, bei denen zwischen den zu schützenden Leitungen nur niedrige Spannungen auftreten, kann die dritte erfindungsgemäße Diode aus einem oder mehreren gewöhnlichen Gleichrichterelementen bestehen, da sie als niedergespannte Zenerdiode mit einer Lawinendurchbruchs pannung von ca. 600 Millivolt bei einer Siliziumjdiode oder ca. 300 Millivolt bei einer Germaniumdiode wirken. In Fig. 3 z.B. werden zwei solche Dioden, D, und D₂ verwendet, wobei diese Kombination von D₁ und D₂ den Vorteil der vorstehend beschriebenen dritten Zenerdiode aufweist. Eine Schaltung wie die der Pig. 3 ist besonders für bestimmte Temperaturmessungen geeignet, z.B., wenn ein Thermoelement an die Klemmen 3 und Y angeschlossen wird. Ebenso können die beiden Schaltungseinheiten der Pign. 2 oder 3 zum Schutz einer Widerstandsbrücke, einer Dehnungsmeßbrücke oder eines Widerstandsthermometers verwendet werden, bei welchen die bekannte Vierdrahtmeßmethode zur Anwendung kommen soll!.In applications where only low voltages occur between the lines to be protected, the third diode according to the invention can consist of one or more ordinary rectifier elements, since it is a low-voltage Zener diode with an avalanche breakdown voltage of approx. 600 millivolts for a silicon diode or approx. 300 millivolts work with a germanium diode. In Fig. 3, for example, two such diodes, D, and D ₂ is used, wherein this combination of D ₁ and D ₂ has the advantage of the third zener diode described above. A circuit like that of the Pig. 3 is particularly suitable for certain temperature measurements, e.g. when a thermocouple is connected to terminals 3 and Y. The two circuit units of the Pign. 2 or 3 can be used to protect a resistance bridge, a strain gauge bridge or a resistance thermometer, in which the well-known four-wire measuring method is to be used!

Die verwendeten Zenerdioden brauchen nicht die gleiche Lawinendurchburchspannung zu haben. Im Fall des "Zweileitungswandler-The Zener diodes used do not need the same avalanche breakdown voltage to have. In the case of the "two-line converter

009884/1595 - 7 "-009884/1595 - 7 "-

— 7 —- 7 -

systems" der Pig. 1 ist die Versorgungsspannung normalerweise 24 V und der Signalstrom im Gefahrenbereich bewegt sich im Bereich von' 4 bis 20 Milliampere -Gleichstrom, und die Empfangsinstrumente verwenden eine Spannung von 1 -5 Volt, die dadurch gewonnen wird,daß man den Signalstrom durch einen pestwiderstand laufen läßt. Fig.4 zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Sicherheitsschutz, der speziell für einen 24 Volt-Zweileitungswandler ausgelegt ist, wobei sich die vorerwähnten Vorteile durch Bezugnahme auf Fig. 1 klar ergeben.systems "of Pig. 1, the supply voltage is normally 24 V and the signal current in the danger area is in the range of ' 4 to 20 milliamps DC and use the receiving instruments a voltage of 1 -5 volts, which is obtained by that the signal current is allowed to run through a pest resistance. Fig. 4 shows a specific embodiment of the invention for one Safety protection specially designed for a 24 volt two-line converter is designed, wherein the aforementioned advantages are clearly evident by referring to FIG.

Die Lawinendurchbruchspannungen der Dioden in Flg. 2 sind so gewählt, daß sie die im Normalbetrieb auftretende Maximal spannungThe avalanche breakdown voltages of the diodes in Flg. 2 are chosen so that they the maximum voltage occurring in normal operation

um etwa 4 Volt übersteigen, d.h. Z, und 28v und Z₂ für 5V + 4v - 9V sicher.by about 4 volts, ie Z, and 28v and Z ₂ for 5V + 4v - 9V safe.

sind für 24 Volt + 4Vare for 24 volts + 4V

Der Widerstand R₁ dient zur Begrenzung des Stroms, der !■ Gefahrenbereich bei der höchstmöglichen Spannung fließen kann, die zwischei den Leitungen auftreten kann. Diese Spannung ist die Lawinendurchbruchspannung von Z₁ plus einem Spannungsabfall, der in der Diode infolge des Stromes auftreten kann, der bis zur Unterbrechung durcfi die Sicherung fließen kann. In der Praxis ist anzunehmen·, daß die an Z₁ anliegende Spannung bis zum Erreichen des Wertes der Lawinenfdurchbruchspannung der in Reihe geschalteten Z₂ und Z, ansteigen kann, so daß diese durchgesteuert werden. Somit wird R. unter der Annahme einer Spannung von 28v +9V = 37V mit dem Normalwert von 4ΌΟ Ohm gewählt.The resistor R ₁ is used to limit the current that can flow at the highest possible voltage that can occur between the lines. This voltage is the avalanche breakdown voltage of Z ₁ plus a voltage drop that can occur in the diode as a result of the current that can flow through the fuse until it is interrupted. In practice it can be assumed that the _{voltage applied to Z 1 can} rise until it reaches the value of the avalanche breakdown voltage of Z ₂ and Z connected in series, so that these are controlled through. Thus R. is chosen assuming a voltage of 28V + 9V = 37V with the normal value of 4ΌΟ ohms.

-8 --8th -

■Q09884/1596■ Q09884 / 1596

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Der Wert von R₁ soll so niedrig wie möglich sein, da er die für die Instrumente verfügbare Leitungslast schmälert. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung von Mitteln, die es gestatten, dem Wert von R₁ wie folgt herabzusetzen (Fig. 4).The value of R ₁ should be as low as possible since it reduces the line load available for the instruments. Another feature of the invention is the provision of means which allow the value of R ₁ to be decreased as follows (FIG. 4).

Zunächst wird der kleine Widerstand R, in eine Leitung zwischen die Dioden Z, und Z₁ geschaltet, und die Diode D₁ wird zwischen den Anschlußpunkt von (R, und R₁) und den Anschlußpunkt von (Z, und Z₂) gelegt. Der Widerstand R, schützt die Diode Z₁ gegenüberlastung. Sein Wert ist so gewählt, daß beim Erreichen eines Bruchteiles des Nennwertes des Z, durchfließenden Stromes der Spannungs abfall an Z, und R, gleich ist der Lawinendurchbruchspannung von Z, und Z₂. Ein weiter erhöhter Strom in der Schaltungseinheit fließt hauptsächlich durch Z, und Z₂, da dies jetzt der Weg mit dem geringeren Widerstand ist. Normalerweise wird R, mit 40 OhmFirst, the small resistor R, is connected in a line between the diodes Z, and Z ₁ , and the diode D ₁ is placed between the connection point of (R, and R ₁ ) and the connection point of (Z, and Z ₂ ). The resistor R, protects the diode Z ₁ against load. Its value is chosen so that when a fraction of the nominal value of the current flowing through Z, is reached, the voltage drop at Z, and R, is equal to the avalanche breakdown voltage of Z, and Z ₂ . A further increased current in the circuit unit flows mainly through Z ₁ and Z 2, since this is now the path with the lower resistance. Usually it will be R, with 40 ohms

gewählt, so daß der Z, durchfließende Strom des vorstehenden Beispiels kleiner als 0,25 Ampere sein würde, ungeachtet des Wertes der Sicherung, falls überhaupt eine vorhanden ist. Wenn Z, vorsichtig für diesen strom bewertet wird, so können wir als Ergebnis R₁ auf der Grundlage der normalen Lawinendurchbruchspannung von Z₁ wählen, d.h. für 28 V. Ein Normalwert für diesen Fall ist 240 Ohm, wodurch sich eine Gesamteinsparung von 400 - 270 = ljJOOhm ergibt. Tritt am Eingang X eine Überlastung auf und erzeugt einen starken Strom in Z₂, so würde dieser über Z, und R, an Z₁ übertragen, und in diesem Fall ist R- von Nachteil. Daher ist, wie in Fig. 4 gezeigt, die einfache Diode D₁ so geschaltet, daß sie durch gesteuert wird, wenn die an Z₂ anliegende Spannung auf einen Wert ansteigt, der ca. 700 Millivolt oder mehr über der an Z₁ anliegen-chosen so that the Z i current flowing through the example above would be less than 0.25 amps, regardless of the rating of the fuse, if any. If Z, is carefully rated for this current, we can choose R ₁ as a result based on the normal avalanche breakdown voltage of Z ₁ , ie for 28 V. A normal value for this case is 240 ohms, which results in a total saving of 400 - 270 = ljJOOhm results. If an overload occurs at input X and generates a strong current in Z ₂ _{, this would be transmitted to Z 1} via Z, and R, and in this case R- is a disadvantage. Therefore, as shown in Fig. 4, the simple diode D ₁ is switched in such a way that it is controlled by when the _{voltage applied to Z 2} increases to a value which is approximately 700 millivolts or more above that applied to Z _1.

009884/1595 -9-009884/1595 -9-

den Spannung liegt. Der Wert des Widerstandes R₂ wird etwas höher oder gleich dem Wert des Widerstandes R. gewählt, da die schädlichste Spannung, die auftreten kann, die Lawinendurchbruchspannung von Z₁ und der Spannungsabfall von D₁ in Durchlaßrichtung istthe tension lies. The value of the resistor R ₂ is chosen to be slightly higher than or equal to the value of the resistor R., since the most damaging voltage that can occur is the avalanche breakdown _{voltage of Z 1} and the voltage drop of D ₁ in the forward direction

In der Praxis ist der Wert von R₂ nicht kritisch. Da der Spannungs teiler Rj, an der Gefahrenzonenseite zwischen Y und Masse geschaltet werden kann, hat der Widerstand zwischen X und Y wenig Bedeutung, wenn Potentiometer verwendet werden. Falls erforderlich kann ein weiterer Strombegrenzungswiderstand zwischen F₂ und den gemeinsamen Anschlußpunkt Z₂ und Z-, eingeschaltet werden.In practice the value of R _{2 is} not critical. Since the voltage divider Rj can be switched between Y and ground on the danger zone side, the resistance between X and Y is of little importance if potentiometers are used. If necessary, a further current limiting resistor can be switched on between F ₂ and the common connection point Z ₂ and Z-.

Der Vorteil der Erfindung liegt in der Verwendung einer Einrichtung zur Spannungsbegrenzung, welche die Funktion zweier oder mehrerer gleicher Einrichtungen ersetzt bzw. ausübt, wodurch die Kosten der für die Betriebssicherheit als notwendig erachteten Funktionsreserve herabgesetzt werden. Die Erfindung ist nicht notwendigerweise auf zwei-Leitungsschaltungen begrenzt. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Gewährleistung des Eigenschutzes der vier Leitungen einer Meßbrücke oder für die Betriebssicherheit von drei getrennten Kreisen, die zwischen die Klemmen ^a,b,e und den Massepunkt "4" geschaltet si nd. Die Zenerdioden Z, a,b,c der einzelnen Kreise werden durch eine Zenerdiode Z₂ geschützt. Praktischerweise können alle Dioden den gleichen Wert für die Lawinendurchbruchspannung haben. Jedoch die gemeinsame; Diode Zg ist über die einfache Diode D₁ angeschlossen, und der kleine Widerstand R₂ ist in jede Leitung eingeschaltet, so daß Z₁ solange durchgesteuert wird, bis der Spannungsabfall an R₂ den Spannungsabfali von D₁ The advantage of the invention lies in the use of a device for voltage limiting, which replaces or performs the function of two or more identical devices, whereby the costs of the functional reserve considered necessary for operational safety are reduced. The invention is not necessarily limited to two-line circuits. Fig. 5 shows an embodiment to ensure the self-protection of the four lines of a measuring bridge or for the operational safety of three separate circuits that are connected between the terminals ^ a, b, e and the ground point "4". The Zener diodes Z, a, b, c of the individual circuits are protected by a Zener diode Z ₂ . Conveniently, all diodes can have the same avalanche breakdown voltage value. However the common; Diode Zg is connected via the simple diode D ₁ , and the small resistor R ₂ is switched on in each line, so that Z ₁ is switched on until the voltage drop across R _{2 equals} the voltage drop from D ₁

00988 4/1596 " ¹⁰ "00988 4/1596 " ¹⁰ "

in..Durchlaßrichtung übersteigt, so daß die Ansteuerung von Z₀ eingeleitet wird. Die Erfindung gestattet es somit,mit einer großdimensionierten Diode Z₂ drei kleine Dioden Z₁ zu schützen, während ■man sonst zwei großdimensionierte Dioden zum Schutz eines jeden Stromkreises benötigen würde. (Die Dioden Dg sind lediglich vorgesehen, um für eine Polaritätsumkehr der Speisespannung zu sorgen). Wenn weiterhin Z₁ durchgesteuert ist, und der strom so bemessen ist, daß die Spannung an R₂ um ca. 600 Millivolt ansteigt, dann wird Z₂ über, die Dioden D₁ angesteuert. Damit sind zwei Reservestrompfade gegeben, falls eine der Dioden Z₁ ausfallen solltein..Pass direction exceeds, so that the control of Z _{0 is} initiated. The invention thus makes it possible to protect three small diodes Z ₁ _{with one large diode Z 2} , while otherwise two large diodes would be required to protect each circuit. (The diodes Dg are only provided to reverse the polarity of the supply voltage). _{If Z 1} is still switched on and the current is dimensioned so that the voltage at R ₂ increases by approx. 600 millivolts, then Z _{2 is} controlled via the diodes D _1. This gives two reserve current paths if one of the diodes Z ₁ should fail

Der Wert der drei parallel geschalteten Schutzvorrichtungen gegenüber einer einzelnen Punktionsreserve liegt in der Tatsache, daß die gleiche Betriebssicherheit und der gleiche Schutz auch bei weniger zuverlässigen Bauteilen gewährt wird. Damit können handelsübliche Bauteile anstelle von Sonderausführungen verwendet werden. Figur 6 zeigt eine Erweiterung der Merkmale der Pign. > und 4, um drei Wege zu ergeben.Wenn z.B. Z₁ durchgesteuert ist, so bewirkt der Spannungsabfall an R„ ein Anschalten von Zg. Ein weiterer Spannungsanstieg von 600 Millivolt bewirkt die Ansteuerung einer weiteren Z₁. Jedoch die an Z₂ angeschlossenen Dioden ergeben einen Leitweg zwischen den Leitungen, wenn die zwischen den Leitungen liegende Spannung den Spannungsabfall der beiden Dioden in Durchlaßrichtung übersteigt. In Fällen, in denen dies einen Nachteil darstellen würde, lassen sich zwei Zenerdloden Z^ und Z₁. wie in Fig. 7 achalten, wobei die Zenerspannung so gewählt wird* daß sie der Sollspannung zwischen den Leitungen angepaßt ist. Sin Fehlerstrom kann Z₁, und Z,- nur in der Durchlaßrichtung und überThe value of the three protective devices connected in parallel compared to a single puncture reserve lies in the fact that the same operational safety and the same protection are guaranteed even with less reliable components. This means that commercially available components can be used instead of special designs. Figure 6 shows an expansion of the features of the Pign. > and 4, to give three ways. If, for example, Z _{1 is switched} through, the voltage drop at R "causes Zg to be switched on. A further voltage increase of 600 millivolts causes a further Z ₁ to be activated. However, the _{diodes connected to Z 2} provide a conduction path between the lines when the voltage between the lines exceeds the voltage drop of the two diodes in the forward direction. In cases where this would be a disadvantage, two zener diodes Z ^ and Z ₁ . Switch on as in FIG. 7, the Zener voltage being selected in such a way that it is adapted to the nominal voltage between the lines. Sin fault current can Z ₁ , and Z, - only in the forward direction and above

009884/1S9S-^r: - " ~009884 / 1S9S- ^r: - "~

eine andere Diode durchfließen, und daher können diese Dioden niec rigere Nennspannungen haben als Z,, Z₂ und Z-,, bzw. kann mit einiger Sicherheit festgestellt werden, daß sie nicht zuerst ausfallerflow through another diode, and therefore, these diodes may niec complicated have nominal voltages than Z,, Z ₂ and Z ,, or can be ascertained with some certainty that it does not first Ausfaller

Wenn zwei Leitungen über Masse oder einem anderen Bezugspunkt verschiedene spannungen führen, so kann nach Flg. 8 eine der Dioden Z^ oder Z₁- entfallen. Diese S cha It ungs aus führ ung erfüllt die Punktion der Schaltungen der Sign. 6 und 7, und ist der Schaltung der Fig. 2 Insofern überlegen, als in ihr drei Sicherheitswege zwischen einer jeden Lei'tung und Masse vorgesehen sind, wobei nur \ drei Hauptschutzvorrichtungen Z,» Z₂* Z- und eine Hilfsschutzvorrichtung vorgesehen sind, von der es sehr unwahrscheinlich ist,daßIf two lines carry different voltages via ground or another reference point, according to Flg. 8 one of the diodes Z ^ or Z ₁ - omitted. This S cha It ungs from recycle ung only meets the puncture of the circuits of the sign. 6 and 7, and the circuit of Fig. 2 is superior in that three safety paths are provided between each Lei'tung and ground in it, where \ three main protection devices Z, »Z ₂ * Z- and one auxiliary protection device are provided, of which it is very unlikely that

sie zuerst ausfällt. Wenn eine der Zenerdioden Z₁* Z₂, Z, ausfallen sollte, sind für Jede Leitung noch immer zwei spannungsbegrenzungswege vorhanden, selbst wenn zwei ausfallen, ist immer noch jede Leitung geschützt.it fails first. If one of the Zener diodes Z ₁ * Z ₂ , Z should fail, two voltage-limiting paths are still available for each line, even if two fail, each line is still protected.

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Claims

1. ) Limiting device, in which two series-connected opposite polarity Zener diodes are connected between two current-carrying lines, each of which is provided with a current limiting resistor, characterized in that a further device for voltage limiting is switched on between the be the lines.

2. Limiting device according to claim 1, characterized in that the additional device for voltage limiting (Z-,)
is a zener diode.

3. Limiting device according to claim 1, characterized in that the additional device for limiting the voltage
two or more normal diodes (D «, D ₂ ). -

4. Limiting device according to claim 2, characterized in that that the additional device for voltage limiting further contains at least one normal diode.

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