DE2103726C3 - Schwellspannungs-Verstärker zur Überwachung von Gleichspannungen wechselnder Polarität - Google Patents

Description

g ntiiwr beschrieben und sind m den /eich-

nungen d»rget.icllt. Es ^eigt

Fig. I einer. Schwellspannungs-Verstärker mit nachgeschaUetem Kippversiärker uiul einem Stellglied,

Fig. 2 ein gegenüber Fig. I abgewandelter Schwellspannungs-Verslärker mit besonders niedriger Sclnvelispannung.

Wie in F i g. I gezeigt, ist der erfindunjisgemäüe Schwellspannungs-Verstärker mit Hilfe von zwei Transistoren T_x, T., aufgebaut. Fin Meßwidersiand R_s„ an dem eine zu überwachende Spannung U abfällt, ist su mit den Transistoren T_x, T₁ verbunden, daß er bei beiden Transistoren zwischen Basis und Emitter iiegi, wobei außerdem die Basis des Transistors 1 an seinem einem Ende und die Basis des Transistors 2 an seinem anderen Ende angeschlossen ist. Je nachdem, welche Polarität die Spannung U am Meliwiderstand W_Af annimmt, wird bei Erreichen der Sc''.wellspannung entweder der Transistor T. ic oder der Transistor 7'.. durcligcsteuert. Aus der Versorgungsspannungsquelle fließt dann ein Strom über den durchgesteuerten Transistor und erzeugt am Arbeitswiderstand R₁₁ einen Spannungsabfall. Die an R₁₁ abfallende Spannung kann in bekannter Weise, z. B. über einen Kippversiiirker, verstärkt werden und ein Stellglied, 2. B. ein Relais .S'. schalten. Dieses kann wiederum über einen Kontakt den zu überwachenden Stromkreis unterbrechen, so daß an W_M keine Spannung mehr abfällt.

Hat die an W_M abfallende Spannung eine solche Polarität, daß der Transistor T_x durchgestcuert wird, so muß der durch ihn fließende Batteriestrom auch über den Meßwiderstand R_M fließen und erzeugt dabei eine Gegenspannung. Sofern W₁, sehr klein gegenüber R₁₁ ist. kann diese Gegenspannung vernachlässigt werden, dn sie die Verstärkung nicht nennenswert mindert. Läßt sich diese Voraussetzung jedoch nicht crfü"e-.i, so muß der Verstärkungsverlust durch eine nachgeschaltete· Verstärkerstufe ausgeglichen 4" werden. In F i g. - lsi deshalb dem Trwisisnir /, l-i Pliasenunikehisuile mn dem fuinsisior T_n und eine Versiiirkerstiile nut dem Transistor I₁ nuchgeschullei. Das Aus^;ingssigna) des ScInuMlspannungs-Wrstarker-. wird wiederum an W₁, ahgegrilTen und über einen einfachen Schuituuiisistor 7",. al-o ohne Y.\wschenschallunu eines Kippversiiirkers, dem Stel!- glied S zugeführt.

Die· in Fig. 2 dargestellic Schaltung ünlerscIieiJu sieh Si)H F i y. I des weiteren durch eine au-, den Widerständen W₁ bis R_x bestehende Spannungsleilerscl'.altung. Diese dient dazu, mit Hilfe einer Potcmialanhebung die Schwellspannun.g noch weiter herabzusetzen. Ist der Spannungsteiler W₁. W., t.\i. so ausgelegt, daß am Punkt/I eine Spannung von 0.3 V liegt, so muß bei einer Schwellspannung des Transistors 7\, von etwa 0.6 V am Meßwiderstand R^ nur noch eine Spannung \on -0.3V abfallen, um T, durchzustellen!. Am Punkt// des Spannungsteilers W₁. W₄ muß dagegen eine Spannung wm ^ 0.6 V liegen, damit der Transistor /", bei einem Spannungsabfall an R_M von 0,3 V ausgesteuert wird. Die Spannungsteiler-Widerstände W₁ bis W₁ können na'.iirlich auch so dimensioniert werden, daß sich für beide Transistoren verschieden hohe Schwellspannungen

ergeben.

Die Widerstände des Spannungsteilers müssen —-sofern der Schwellspannungsverslärkcr aus einer Batterie gespeist wird — sehr hochohmig sein, da sie auch dann von einem Strom durchflössen werden, wenn der Schwellspannungs-Verstärker nicht ausgesfeuert wird. Der Ruhestrom der in F i g. 1 dargestellten Schaltung ist dagegen vernachlässigbar. da er kleiner als der Leckstrom der Butterte ist.

Line Erhöhung der Schwellwerie beider Transisioren ist besonders einfach durch Vorschalten von Schwellwertelementen, also /. Π. /.enerdioden. in die Basis-Zuleitungen möglich. Hicrn;ii sind sowohl symmetrische als auch unsymmetrische Sdnvellspannungen /u erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2

und erfordern außerdem eine Vcisorgungsspani'aienu.nspiüdi,.: nungsijiielle mit Miitelabgriü', also bei HaUoriever-

sorgung lüindestens zwei Batterien.

I. S'jliwc!lsp<iniHiiijis-Vcr>iiirki:r, der zin Über- i^:> gibt nun zahlreiche Atnvendungslälle in der

vvaclumg vun Cileichspannunyon wechselnder Po- r, Meßtechnik, bei denen die überwachung eine:» iaritäl dient und bei Überschreitung eines G^en/.- Gleichstromsignals wechselnder Polarität keineswegs wertes ein Ausgaiigssijiiai abgibt, das einem immer su erfolgen muß, daß auch das Ausgangssi-Kippvcrsiärker bzv. einem Stellglied zugeführt gnal sein Vorzeichen ändert. Um z. B. die Einhaltung ist und oder angezeigt wird, wobei ein Meßwidci- eines bestimmten Toleraivbercii-lKs Ai gewährk'istand. an dem die zu überwachende Gleichspan- ?o sten, aenügt es, wenn der Schwellspannungs-Ve.rstärnung ablälll, direkt oder über weitere, eine Aiidc- ker bei einer Überschreitung des Toleranzbereichcs rung der Sehweilspanniing verursachende Bauelc- immer das selbe Signal abgibt, unabhängig davon, ob monte mit zwei Transistoren gleichen Leitfähig- eine zu große negative oder positive Ί oleranz vorkeitstyps verbunden ist. dadurch gekenn- liegt. Ähnliche Veriiäiuiisse ergeben sieh, wenn der zeichnet, daß der Meßwiderstand (li_M) mit 15 Scnwellspannungs-Verstärker dazu dienen so!!, eine einem Ende an der Basis des ersten Transistors Schaltung vor Überlastung zu schützen. Hierbei soll (V₁) sowie am Emitter des zweiten 'Transistors der Schwcüspannungs-Versiärker. gleichgültig in (7 .) und mit dem anderen Ende an der Basis des welcher Richtung der Strom das zu schützende Bauzvveiten 'Transistors (T.,) sowie am Emitter des teil durchfließt, ein Signal abgeben, das dann ein ersten Transisio.-s (7",)'liegt und die Kollektoren 20 Stellglied, also z.B. ein Relais, steuert, von dem der über einen Arbeitsvviderstand (Ii₁₁) mit einer Ver- Stromkreis unterbrochen werden kann, sorgungsspannimgsquelle (F) verbunden sind, Ls ist ein Schwellspannungs-Verstärker bekannt,

deren anderer Pol wiederum am Meßwiderstand der diese Aufgabe mit Hilfe von zwei Transistoren (/<ü) angeschlossen ist. löst, deren Kollektor-Emitterstrecke parallel geschal-

2. Schwellspamiüiiiis-Verstärker nach An- 25 tet sind und die in einem Stromkreis liegen, in den mmul'p. 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Meß- noch ein Relais und die VersorgungsspannungsqueUe widerstand [R^) aus einer vor Überlastung zu geschaltet sind. Der zu überwachende Meßwerkschiitzenden Schaltung, insbesondere dem Meß- Widerstand liegt mit jeweils einem Ende an der Basis wcrk-Widcrsi.iiid eines V'ielfaehinstrumentes. be- der beiden Transistoren. Zur Potential- und Polaristehi. 30 tätstrennung ist zwischen Basis und Emitter bei bei-

.^; Schwcllspaimungs-Verstärkor nach An- den Transistoren je eine Diode geschaltet. Hierdurch -pinch ! oder 1. dadurch gekennzeichnet, dal". wird jedoch die Ansprechschwelle des Schwcllspandeni I lansistiir (7 ,). dessen E-litter über den nungs-Verstärkers um die Sehweilspanniing der Dio-Widersiand (/<.,,) mi: tier Versorgungsspannungs- den erhöht, was insbesondere bei Schutzschaltern ijüciie Ii) verbunden ist. eine Phasenumkehr- 35 nachteilig ist. da diese oft schon auf sehr kleine si.neiZ. /^₁₁) sowie ein weiterer Transistor (V₇) Spannungsworte ansprechen sollen. Die Verwendung .ns Vv-siärkerstufe nach'-ieschaliei ist. von Germanium-Dioden, die eine verhältnismäßig

• Vhwcllspannuiins-VerMärker nach einem kleine Sehweilspanniing besitzen, '-t auch nicht rattier Λη-pmchc i bis .». dadurch gekennzeichnet. sam. da deren hoher Reststrom z.u Meßfehlern fühd.ii.; -eine Sehweilspanniing symmetrisch oder im- 40 ren würde.

-v mn¹·, irisch erhöht ist durch Tmlügeii von Den Nachteil einer erhöhten Schwellspannung zei-

Vhwchwertek-menten in die Bas.--Zuleitungen gen auch, solche Schaltungen, bei denen das Gleichdei beiden Ί ransi-toren (T_r /".,). strom-Signal einem bekannten Schweilwerl-Verstär-

■\ NJiucllspamiungs-Verstärker nach einem ker über einen Brückengleichrichter zugeführt wird. i. · Aiisprii..!ie 1 bis .\ iladurch gekennzeichnet. 15 Aufgabe der Erfindung ist es. einen Schwcllspan-■ :.ii'i seine SchwelKpannung svmmetriscli oder un- nungs-Verstärker der bezeichneten Art zu schaffen. svmmeirisch herabgesetzt ist durch Potentialali- der schon bei möglichst kleinen Spannungen anii.bunginii HiIIe vmi Spannimgsteiler-Widerstiin- spricht. Diese Aufgabe ν'nl erfinduncsgemäß da-Jeii (R, hi- Zv₁I. durch gelöst, daß der Meßwiderstand mit einer;,

50 Ende an der Basis des ersten Transistors sowie am

Emitter des zweiten Transistors und mit dem andc-

Dk TriiiuliiH¹; bet π Il ι cmcn Vhwellspannungs- ren Ende an der Basis des zweiten Transistors sowie \er-i nkei. dei zin Überwachung von Gleichspan- am Emitter des ersten Transistors liegt und die KoI-IHiHL¹Ln weJiscliulei Polarität dient und hei Über- lektoren über einen Arbeitsvviderstand mit einer Verschieiiui·'.: eine- Grenzwertes ein Aiisgangssinnnl ab- 55 sorgungsspannungsquelle verbunden sind, deren anl:11';. das iiem Kippverstärker bzw. einem Stellglied derer Pol wiederum am Meßwiderstand angcschloszii.·.-luliit und odei angezeigt wird, wobei ein Meß- sen ist.

widerstand, an dem die zu überwachende Gleich- Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und

-!¹IiIiUUm abfällt, diiekt oder über weitere eine An- Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran-■ 1. inn-.: der Sehweilspanniing verursachende Bauele- 60 Sprüchen gekennzeichnet.

mcnte mit zwei Transistoren gleichen l.eilfähigkeits- Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen

tvps verbunden ist insbesondere darin, daß auf die Verwendung von

um Gleichspannungen wechselnder Polarität zu Dioden verzichtet werden kann und sich dadurch libeiwachen. verwendet man üblicherweise Grenz- nicht nur ein besonders einfacher Schaltungsaufbau wertsi hahei. i'ie ibhäiigig von der Eiiigaiigsspan- 65 ergibt, sondern außerdem'die Schwellspannung nur mn. in Ί·, du- l'ol.Miät ihrer Alisgangsspannung an- noch von den Transistoren bestimmt wird, somit also (km I mc hieibei ,■;,:· ,Anwendung kommenden elek- niedriger als bei bekannten Schaltungen ist. iroi'.isclu'ii Sch.iltnn.¹.·!! sind jedoch recht aufwendig Ausführunsgbeispiele der Erfindung werden im