DE2152997A1

DE2152997A1 - Statische Übertragungsschaltung

Info

Publication number: DE2152997A1
Application number: DE19712152997
Authority: DE
Inventors: Christopher Robert; George Terence Malcolm; Norton David John; London Brown
Original assignee: Westinghouse Brake and Signal Co Ltd
Current assignee: Siemens Mobility Ltd
Priority date: 1970-10-29
Filing date: 1971-10-25
Publication date: 1972-05-04
Also published as: ES396503A1; NL7113981A; AU457185B2; AU3431571A; IT940074B; US3746942A; BE774508A; JPS479411A; US3809930A; GB1368604A; FR2113335A5; DE2152997C3; CA959131A; CA961119A; JPS5622171B2; DE2152997B2; ZA716396B; CH545557A

Description

telefon: 395314 2000 HAMBURG 50,22.Oktober 1971

TELEGRAMME: KARPATENT KDNIGSTRASSE 28

W, 24 962/71 8/B

Westinghouse Brake and Signal Company Limited

London (England)

Statische Übertragungsschaltung.

Die Erfindung bezieht sich auf statische Übertragungsschaltungen (relaying circuits) und insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich auf solche Schaltungen, die analog zu elektromechanischen Relais verwendbar sind und im Betrieb ähnliche Sicherungsmerkmale liefern können.

Gemäss der Erfindung ist eine statische Übertragungsschaltung geschaffen, die Speiseanschlüsse für die Verbindung mit einer elektrischen Speisequelle, Steueranschlüsse für die Verbindung mit einer Modulationsvorrichtung und Eingangs- und Ausgangsanschlüsse aufweist, zwischen denen ein isolierter Signalkoppler angeordnet ist, der zwei Arbeitszustände besitzt, in dessen einem Zustand ein angelegtes Modulationssignal zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen übertragbar ist und in dessen anderem Zustand ein solches Signal blockiert wird, und ferner eine Stromkreiseinrichtung aufweist, die aus den Speiseanschlüssen erregbar ist und auf das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Modulation an den Steueranschlüssen anspricht, um ein Zwischensignal zu erzeugen, das den Arbeitszustand des isolierten Signalkopplers bestimmt.

Ein isolierter Signalkoppler weist im wesentlichen eine Komponente oder eine Mehrzahl von Komponenten auf, mittels

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welchen ein Signal zwischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen, bei vollständigem Fehlen einer elektrischen Verbindung zwischen diesen Anschlüssen, übertragbar ist.

Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der Erfindung kann der isolierte Signalkoppler eine lichtaussendende Diode und eine auf Licht ansprechende Halbleiterschaltvorrichtung aufweisen, die so angeschlossen sind, dass die letztgenannte Vorrichtung dem Licht, auf das sie anspricht, nur dann ausgesetzt wird, wenn die bedeutsame Polarität des Signals an die Diode angelegt wird.

Es sei bemerkt, dass hier unter Licht eine Strahlung von sichtbaren oder anderen Wellenlängen zu verstehen ist, obwohl das Arbeiten der bei den zu beschreibenden Ausführungsformen spezifisch verwendeten Signalkopplern hauptsächlich auf dem Vorhandensein oder der Abwesenheit von sichtbarem Licht beruht.

Wenn gefordert wird, dass die statische Übertragungsschaltung selbsthaltend ist, kann der Signalkoppler einen statischen Schalter bilden, der an die Steueranschlüsse der statischen Übertragungsschaltung eine Modulation als haltenden Steuereingang anlegt. Es kann daher eine Analogie mit elektromechanischen Relais festgestellt werden.

Durch Wahl der Anschlussrichtung des isolierten Signalkopplers derart, dass er das Zwischensignal empfängt, kann der Koppler so arbeiten, dass er Relais-"Arbeits"- oder -"Ruhe"-Kontakte anregt, und demgemäss kann durch Verwendung einer Mehrzahl solcher isolierter Signalkoppler, die sämtlich so angeschlossen sind, dass sie von dem Zwischensignal gesteuert werden, eine Mehrzahl von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen vorgesehen werden, die dadurch eine Mehrzahl von "Arbeits"- und/oder "Ruhe"-Kontakten eines elektromechanischen Relais simulieren.

Die Erfindung sieht daher Relaisverriegelungssysteme vor, bei denen die Funktionen von elektromechanischen Relais durch statische Übertragungsschaltungen gemäss der Erfindung

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ersetzt sind, und sie können dadurch mit den weitreichenden Vorteilen statischer Schalttechniken versehen werden, im Vergleich zu Relais, die mit beweglichen Teilen und elektrischenKontakten arbeiten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform einer statischen Übertragungsschaltung gemäss der Erfindung.

Pig. 2 stellt einen ein pulsierendes Signal liefernden Stromkreis dar, der in Verbindung mit der Übertragungsschaltung gemäss Fig. 1 verwendbar ist. ' Fig. 3a und 3b veranschaulichen in schematischer Weise einen einfachen Relaisstromkreis bzw. sein Äquivalent unter Verwendung statischer Übertragungsschaltungen.

Fig. 4 zeigt einen -üingangspufferstromkreis. Fig. 5 zeigt einen Ausgangspufferstromkreis. Fig. 6 veranschaulicht eine wahlweise an Stelle der

bevorzugten Ausführungsform verwendbare statische Übertragungsschaltung gemäss der Erfindung. Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung umfaest im wesentlichen zwei Teile, von denen der eine als analpg zu der "Spule" eines elektromechanischen Relais und der andere als ä analog zu den "Kontakten" eines solchen Relais angesehen werden kann.

Der "Spulen"-Teil der Schaltung hat einen positiven Speiseeingangsanschluss 1, -der mit dem einen Belag eines vier Klemmen aufweisenden Kondensators 2 verbunden ist, dessen anderer Belag mit einer gemeinsamen Erdpotentialleitung verbunden ist. Dieser Kondensator 2 bewirkt eine Isolierung der Zufuhr von Hochfrequenzsignalen, um eine gegenseitige Einwirkung zwischen Stromkreisen zu verhindern, die an. die gleiche Speisequelle angeschlossen sind.

Über die beiden anderen Klemmen des vier Klemmen auf-

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weisenden Kondensators 2 wird ein Transistoreingangskreis gespeist ι der drei Transistoren 5, 7 und 8 enthält. Ein Steueranschluss 16, an den eine geeignete Modulationsvorrichtung anschliessbar ist, ist mit den einen Ende eines Spannungsteilers verbunden, der von zwei Widerständen 3 und 4 gebildet ist und dessen anderes Ende mit der positiven leitung verbunden ist. -Die Verbindungsstelle zwischen den beiden Widerständen 3 und 4 ist an die Basis des Transistors 5 angeschlossen, der mit einem Kollektorkreiswiderstand 6 versehen ist. Der Kollektor des Transistors 5 ist mit den Basiselektroden der Transi-. stören 7 und 8 verbunden, die von entgegengesetzter Type sind, und die Emitter dieser beiden Transistoren sind zusammen über einen Widerstand 9 und einen Taktgeberkondensator 10 an die Primärwicklung eines Transformators 11 angeschlossen. Die Sekundärwicklung des Transformators 11 ist über eine Diode 12 an einen weiteren vier Klemmen aufweisenden Kondensator 15 angeschlossen, dessen abwechselnd wirksame Klemmen in Reihe mit einer Zenerdiode 14 und einem Widerstand 13 geschaltet sind. Die Verbindungsstelle zwischen der Zenerdiode 14 und dem Widerstand 13 ist mit der Basis eines weiteren Transistors 18 verbunden, der selbst in Reihe mit einem weiteren vier Klemmen aufweisenden Kondensator 19 liegt, dessen abwechselnd wirksame Klemmen Zwischensignal-Ausgangsanschlüsse A und B bilden. Dem Transistor 18 ist ferner eine Diode 17 zugeordnet, die mit der wiedergegebenen Polarität zwischen die Basis und den Emitter des Transistors 18 geschaltet ist.

Der "Kontakt"-Teil der Übertragungsschaltung umfasst drei isolierte Signalkoppler, an welche das an den Anschlüssen A und B auftretende Potential in einem gewünschten Sinn angelegt wird (wie dies in Fig. 1 durch gestrichelte Pfeillinien angedeutet ist), um eine Kopplung zwischen Eingangsund Ausgangsanschlüssen in Abhängigkeit von der Polarität an den Anschlüssen A und B herbeizuführen. Es sind drei solcher Signalkoppler dargestellt, und daher ist die Übertragungsschaltung mit drei Sätzen von Eingangsanschlüssen 20, 21 und

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22 und entsprechenden Ausgangsanschlüssen 23 bzw. 24 und 25 versehen.

, Der zwischen den Anschlüssen 20 und 23 befindliche Signalkoppler weist einen Widerstand 26 und eine lichtaussendende Diode 27 mit einem Pfad zum Beleuchten einer auf Licht ansprechenden Halbleitervorrichtung 28 auf. Der Signalkoppler ist so ausgebildet, dass die auf Licht ansprechende Halbleitervorrichtung 28 dem Licht, auf das sie anspricht, nur ausgesetzt wird, wenn eine ausgeprägte Signalpolarität an die Diode 27 angelegt wird, um die Diode in der Vorwärtsrichtung leitend zu machen. Zur extremen Sicherheit ist es vorzugsweise erwünscht, die Diode 27 derart auszubilden, dass sie bei einer Spannung, die kleiner als die Speisespannung der Schaltung ist, in Rückwärtsricntung nicht durchschlägt.

Die beiden anderen isolierten Signalkoppler zwischen den Anschlüssen 21 und 24 bzw. zwischen den Anschlüssen 22 und 25 sind mit dem zwischen den Anschlüssen 20 und 23 befindlichen und die Vorrichtungen 27 und 28 aufweisenden Signalkoppler mit der Ausnahme identisch, dass eine wahlweise Verbindung mit den Anschlüssen A und B erforderlich ist, um effektiv "Arbeits- und Ruhekontakte" der Übertragungsschaltung zu schaffen.

Im Betrieb der Schaltung gemäss Fig. 1 wird an den Anschluss 1 eine positive Speisegleichspannung angelegt, und eine statische Schaltmoduliervorrichtung wird mit dem Anschluss 16 verbunden, während der untere dritte Anschluss dem Speise- und dem Modulationseingang gemeinsam ist. Wenn angenommen wird, dass die statische Schaltmoduliervorrichtung dauernd offen ist, dann befindet sich der in einer Schaltart arbeitende !Transistor 5 in dem "Aus"-Zustand und die Transistoren 7 und 8 befinden sich in dem "Aus"-bzw. dem "Ein"-Zustand. Unter diesen Bedingungen wird kein Signal über den Transformator 11 übertragen, und der Basis-Emitter-Kreis des Transistors 18 ermöglicht, dass an den Anschlüssen A und B eine Spannung von typisch +5 Volt auftritt, wie sie von der

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Zenerdiode 14 eingestellt wird. Ein pulsierendes Modulationsoder Rauchsignal an dem Anschluss 16 führt in ähnlicher Weise dazu, dass kein Signal über den Transformator 11 übertragen wird, und zwar wegen der Unterdrückungsfähigkeit des abgestimmten Stromkreises, der von der Induktanz des Transformators 11 und der Kapazitanz des Kondensators 10 gebildet ist, die in Reihe geschaltet sind.

Beim Auftreten eines Sehaltimpulses zwischen dem Anschluss 16 und dem gemeinsamen Erdungsanschluss der Schaltung, dessen Frequenz der Ansprechfrequenz des abgestimmten Stromkreises entspricht, wird eine Schwingungshalbwelle über den Transformator 11 an den Kondensator 15 angelegt, weil die Transistoren 5, 7 und 8 intermittierend in den Zustand geschaltet werden, welcher demjenigen entgegengesetzt ist, in dem sie sich vorher befanden. Demgemäss arbeitet die Schaltung in der Weise, dass sie an der Basis des Transistor 18 typisch eine negative Spannung von etwa 5 Volt erzeugt, welche über die Diode 17 auf den Ausgangskondensator 19 und den zwischenliegenden Ausgangsanschluss A übertragen wird. Der Transistor 18 ist zu diesem Zeitpunkt auf Grund der negativen Basisspannung in den "Aus"-Zustand vorgespannt.

Wenn die Anschlüsse A und B mit dem zwischen den Anschlüssen 20 und 23 befindlichen isolierten Signalkoppler verbunden werden, so dass beim Vorhandensein eines intermittierenden Schaltens von der Taktfrequenz an dem Anschluss 16 die Diode 27 leitet, dann ist ersichtlich, dass ein intermittierender Signaleingang an den Anschlüssen 20 als intermittierende Schaltfunktion des Transistors 28 auf die Anschlüsse 23 übertragen wird. Dieses Arbeiten kann als analog zu dem Arbeiten der "Arbeits"-Kontakte eines elektromechanischen Relais angesehen werden, wobei die Modulation an dem Anschluss 16 einer "Erregung" einer Relaisspule analog ist. Wenn jedoch die Anschlüsse A und B mit dem isolierten Signalkoppler, der die Vorrichtungen 27 und 28 enthält, im entgegengesetzten Sinn verbunden werden, dann ist bei Abwesen-

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heit eines intermittierenden Schaltens an dem Anschluss 16 das Potential an dem Anschluss B mit Bezug auf dasjenige an dem Anschluss A positiv, und dies führt dazu, dass die Diode 27 leitend gemacht wird. Daher wird unter diesen Bedingungen eine intermittierende Schaltfunktion an den Anschlüssen 20 als intermittierende Schaltfunktion des Transistors 28 auf die Ausgangsanschlüsse 23 übertragen, und dies entspricht daher Relais-"Ruhe"-Kontakten. Eine ähnliche Arbeitsweise ergibt sich für die isolierten Signalkoppler, die zwischen den Eingangsanschlüssen 21 und den Ausgangsan<schlüssen 24 bzw. zwischen den Eingangsanschlüssen 22 und den Ausgangsanschlüssen 25 angeordnet sind. Es können soviele Eingangssignalkoppler vorgesehen werden, wie sie fur die Zwecke des Arbeitens der statischen Übertragungsschaltung erforderlich sind.

Aus den vorstehenden Erläuterungen geht hervor, dass zum Betätigen der beschriebenen Übertragungsschaltung ein zweckentsprechender Speisestromkreis erforderlich ist, der so betätigbar ist, dass er ein statisches Schalten mit einer gewünschten Frequenz an dem Steuereingang zu der Schaltung und zusätzlich an den Eingangsanschlüssen 20, 21 und 22 herbeiführt. Ein Beispiel eines solchen Speisestromkreises ist in Fig. 2 veranschaulicht, bei dem eine Gleichstromzufuhr von der dargestellten Polarität über einen vier Klemmen aufweisenden Kondensator 30 an einen Multivibrator angelegt wird, der von zwei Transistoren 31 und 32, zwei Kondensatoren 33 und und vier Widerständen 35, 36, 37 und 38 gebildet ist. Eine typische Arbeitsfrequenz für den Multivibrator beträgt 10 kHz.

In dem Emitterkreis des Transistors 32 ist ein Widerstand 39 angeordnet, von dem ein Basisantrieb zu einem Schalttransistor 40 abgeleitet wird, welcher so betätigbar ist, dass er die Kathoden der Dioden von isolierten Signalkopplern 41, 42 und 43 intermittierend mit Erde verbindet. Die Speisestromkreisausgänge bilden die Kollektor-Emitter-Kreise der auf Licht ansprechenden Halbleitervorrichtungen dieser Koppler. Bei der dargestellten Ausführungsform sind drei Koppler vorge-

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sehen, jedoch können gewünschtenfalls noch weitere Koppler vorgesehen werden, die alle von dem Transistor 40 betätigt werden. Der Speisestromkreis arbeitet daher in der V/eise, dass er ein getrenntes Schalten mittels der wechselseitig isolierten Halbleitervorrichtungen der Signalkoppler erzeugt. Ferner erfolgt das Schalten durch diese Transistoren identisch in Phase, und wie dies aus dem Nachstehenden hervorgeht, ist eine solche Phasenkohärenz für alle "Kontakte" von Übertragungsschaltungen erforderlich, die in einem Verriegelungssystem zum Betätigen einer besonderen weiteren Übertragungsschaltung enthalten sind.

In Fig. 3a ist in schematischer Weise ein typischer einfacher Relaisverriegelungsstromkreis veranschaulicht, bei welchem das Relais T nur bei vorbestimmten Zuständen von vier weiteren Relais P, Q, R und S erregt wird, von denen Arbeits- und Ruhekontakte in der Zufuhr zu dem Relais T angeordnet sind. Die schematische Darstellung in Fig. 3a ist herkömmlich und erfordert keine weitere Erläuterung.

Fig· 3b gibt das analoge Verriegelungssystem wieder, welches "Kontakte" einer statischen Übertragungsschaltung, wie derjenigen, wie sie oben in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben ist, verwendet. Es sei bemerkt, dass für jedes der Relais P, Q, R, S und T eine statische Übertragungsschaltung von der oben mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Art vorhanden ist. Den betreffenden Kontakten der Relais P, Q, R und S sind isolierte Signalkoppler zugeordnet, die in zweckentsprechender Weise mit Zwischenanschlüssen A und B, wie denjenigen gemäss Fig. 1, verbunden sind, um diese Koppler den Arbeits- und Ruhekontakten der Relais analog zu machen. Die Ausgangsklemmen des "Ruhekontakts" des Relais S sind mit Steuereingangsanschlüssen (d.h. dem Anschluss 16 gemäss Fig. 1 entsprechenden Anschlüssen) des "Spulen"-Teils der das Relais T enthaltenden statischen Übertragungsschaltung verbunden.

Die Eingänge zu den "Arbeitskontakten" der das Relais P

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bzw. das Relais Q enthaltenden Übertragungsschaltungen sind mit den Ausgangsseiten der voneinander getrennten isolierten Signalkoppler einer einzigen Speiseeinheit, wie sie z.B. in Pig. 2 dargestellt ist, verbunden. Demgemäss wird ein gleichphasiges Arbeiten" des "Kontakt"-Teils jedes der Relaiskreise in dem dargestellten Verriegelungssystem gewährleistet. Eine solche erforderliche gleichphasige Modulation ist auch in . Verriegelungssystemen vorhanden, bei denen Paare von Ausgängsanschlüssen verschiedener Übertragungsschaltungen in Reihe angeordnet sind. Daher ist eine allgemein gleichphasige Modulationsfunktion für die "Kontakt"-Teile erforderlich. Es ist jedoch zu verstehen, dass die "Spulen"-Teile der Mehrzahl von statischen Übertragungsschaltungen, wie den die Relais P, Q, R und S enthaltenden Schaltungen des vollständigen Stromkreises an ihren Steuereingängen durch das Vorhandensein oder die Abwesenheit von pulsierenden Signalen gesteuert werden können, die nicht gleichphasig sind und in keiner Phasenbeziehung zu dem Pulsieren der Speiseeinheit stehen, welche den Spulenteil des Relais T über die entsprechenden Kontakte der Relais P, Q, R und S speist, die in Pig. 3b dargestellt sind.

Es kann vorkommen, dass ea beim Arbeiten der statischen Übertragungsschaltung T erforderlich ist, die Schaltung über ihre eigenen "Kontakte" zu halten. In diesem "Fall können die Ausgangsanschlüsse eines "Arbeitskontakt"-Teils der Übertragungsschaltung T mit dem Ausgang eines weiteren Speisekreises, wie des dem Koppler 43 zugeordneten Speisestromkreises gemäss Fig. 2 und den Steueranschlüssen des "Spulen"-Teils des Relaiskreises T in Reihe geschaltet werden. Die Schaltfrequenz des Multivibrators wird daher nach dem Arbeiten des Relaiskreises T kontinuierlich zu dem "Spulen"-Teil zurückgeführt und "hält" die statische Übertragungsschaltung T "erregt".

In Fig. 4 ist eine einfache Form eines Eingangspufferstromkreiees wiedergegeben, dessen Zweck darin besteht, zu

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ermöglichen, dass ein pulsierender "Eingang" an eine statische Übertragungsschaltung gemäss der Erfindung im Ansprechen auf das "Schliessen" von spannungsfreien "Kontakten" angelegt wird. Beispielsweise können die Kontakte diejenigen eines von Hand betätigbaren Druckknopfes sein. Der Stromkreis gemäss Fig. 4 besteht im wesentlichen aus einem vier Klemmen aufweisenden Trennkondensator 50, der mit Speiseanschlüssen 51 verbunden ist, und einem isolierten Signalkoppler 52, der im wesentlichen aus einer lichterzeugenden Diode und einer auf Licht ansprechenden Halbleitervorrichtung besteht. Es ist angenommen, dass die von Hand betätigbaren Kontakte mit weiteren' Eingangsanschlüssen 53 verbunden sind und ein Ausgang eines pulsierenden Speisestromkreises mit Anschlüssen 54 verbunden ist. Beim Schliessen der Kontakte über die Anschlüsse 53 wird beim Vorhandensein einer pulsierenden Schaltfunktion an den Anschlüssen 54 der Koppler 52 betätigt, um eine pulsierende Sehaltfunktion über den Emitter-Kollektor-Pfad der Halbleitervorrichtung an Anschlüssen 55 zu schaffen. Die Anschlüsse 55 können daher mit einem Verriegelungsstromkreis, wie dem vorstehend beschriebenen, verbunden werden, wobei die pulsierende Schaltfunktion an den Anschlüssen 55 nur in dem Fall vorhanden ist, in welchem die Kontakte über den Anschlüssen 53 geschlossen sind.

In Pig. 5 ist eine geeignete Form eines Ausgangspufferstromkreises dargestellt, der ein pulsierendes Eingangsschaltsignal aufnehmen kann, um eine Ausgangsgleichspannung von gegebener Polarität zu erzeugen, die geeignet ist, eine äussere Vorrichtung, wie z.B. ein Relais, eine Lampe oder eine Alarmeinrichtung, zu speisen. Dieser Stromkreis enthält wieder einen vier Klemmen aufweisenden Kondensator 60, der mit Gleichstromspeiseanschlüssen 61 verbunden ist, und der (gemäss Fig. 5) obere Belag des Kondensators ist mit zwei Emitterfolgetransistoren 62 und 63 verbunden, die Basisverbindungen und eine gemeinsame Emitterverbindung über einen Kopplungskondensator 64 zu der Primärwicklung eines Trans-

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formators 65 haben. Die Sekundärwicklung des Transformators 65 ist über eine Gleichrichterbrücke 66 mit Ausgangsanschlüssen 67 gekoppelt, an denen eine Gleichspannung erhalten werden kann, wenn an Anschlüssen 68 eine pulsierende Schaltfunktion liegt, um die Transistoren 62 und 63 intermittierend im gleichen Sinn an- und abzuschalten. Dies ist so, weil, wenn der Transistor 62 angeschaltet ist, Strom in der einen Richtung über den Kondensator 64 fliesst, und wenn der Transistor 63 eingeschaltet ist, Strom in der anderen Richtung über den Kondensator 64 fliesst.

Als Alternative kann der Ausgangspufferstromkreis gemäss Fig'. 5 gewünschtenfalls so modifiziert werden, dass er einen abgestimmten Eingangsfilterkreis zusätzlich zu Transistoren enthält, um die Transistoren 62 und 63 zu ersetzen, und der in einer Y/eise der Klasse B im Gegensatz zu der Schaltweise von derjenigen gemäss Fig. 1 arbeitet. Solche Modifikation und Änderungen zwecks Erzielung einer Unterdrückung unerwünschter Signale sind dem Fachmann geläufig.

In Pig. 6 ist eine wahlweise anwendbare, aber weniger bevorzugte Ausführungsform der anhand von Fig. 1 beschriebenen statischen Übertragungsschaltung wiedergegeben, bei welcher die "Kontakt"-Teile der Schaltung denjenigen gemäss Fig. 1 im wesentlichen entsprechen, jedoch der "Spulen"-Teil einen Diodenpumpkreis als Einrichtung enthält, die im Ansprechen auf eine Modulationsfunktion an den Anschlüssen A und B ein Zwischensignal von entgegengesetzter Polarität zu dem Speisepotential erzeugt. So weist der "Spulen"-Teil gemäss Fig. 6 wieder zwei Speiseanschlüsse auf, die . mit 71 bezeichnet und mit zwei Klemmen eines vier Klemmen aufweisenden Kondensators 72 verbunden sind, dessen andere Klemmen an Erde angeschlossen sind. Dieser Kondensator 72 bewirkt eine Isolierung der Zufuhr für Hochfrequenzsignale, um eine gegenseitige Einwirkung zwischen Stromkreisen zu verhindern, die mit der gleichen Speisequelle verbunden sind.

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Zwei Transistoren 73 und 74 arbeiten als Emitternachfolger, und ihre Emitter sind mit einem Diodenpumpkreis verbunden, der einen Widerstand 76, einen Kondensator 77, zwei Dioden 78 und 79 und einen Kondensator 80 enthält. Zwischen die obere Klemme des Kondensators 80 und die Speiseleitung ist ein Spannungsteiler geschaltet, der aus zwei Widerständen 81 und 82 besteht, und die Verbindungsstelle zwischen den beiden Yfiderständen ist an die Basiselektroden zweier weiterer Transistoren 83 und 84 angeschlossen, die ebenfalls als •Emitternachfolger arbeiten und deren Emitter mit einem Zwisehensignalanschluss B der Schaltung verbunden sind. Der mit A bezeichnete Zwischensignalanschluss ist an die geerdete Seite des Kondensators 80 angeschlossen· Um die Spannung zu begrenzen, die an dem Kondensator 80 erhalten werden kann, ist, wie dargestellt, zwischen den Kollektor des Transistors 83 und Erde eine Zenerdiode 85 geschaltet.

Der "Spulen"-Teil der Schaltung weist Steuereingangsanschlüsse 86 auf, die mit der gemeinsamen Basis der Transistoren 73 und 74 bzw. mit Erde verbunden sind.

Der "Kontakt"-Teil der Übertragungsschaltung umfasst drei isolierte Signalkoppler, an welche das an den Anschlüssen A und B auftretende Potential in einem gewünschten Sinn angelegt wird, um eine Kopplung zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen in Abhängigkeit von der Polarität des Potentials an den Anschlüssen A und B in der gleichen Weise zu bewirken, wie sie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde·

Im Betrieb der Übertragungsschaltung gemäss Pig. 6 wird eine Speisegleichspannung an die Anschlüsse 71 mit der dargestellten Polarität angelegt und ein statischer Schalter mit den Steueranschlüssen 86 verbunden. Wenn angenommen wird, dass der statische Schalter dauernd offen ist, dann liegt an der oberen Klemme des Kondensators 80 ein positives Potential, das durch den Spannungsabfall an einem Widerstand 87» den Spannungsteilerwiderständen 81 und 82 und den Dioden

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78 und 79 bestimmt wird. Die Spannung an dem Anschluss B ist ein etwas höheres positives Potential, welches demjenigen an der Verbindungsstelle zwischen den Anschlüssen 71 und dem Kondensator 72 entspricht, und sie wird über die Emitterfolgetransistoren 73 und 74 abgeleitet.

Eine ähnliche Situation liegt vor, wenn angenommen wird, dass der mit den Anschlüssen 86 verbundene statische Schalter dauernd geschlossen ist, so dass die Anschlüsse sich auf Erdpotential befinden und keine Modulation auftritt. Wenn jedoch der über den Anschlüssen 86 liegende statische Schalter intermittierend mit einer Frequenz betätigt wird, die ausreicht, um den von den Komponenten 76, 77» 78 und 79 gebildeten Diodenpumpkreis zu betätigen, dann lässt der Stromkreis ein negatives Potential an dem Kondensator SO und an der Verbindungsstelle der Widerstände 81 und 82 entstehen. Daher erzeugen die Emitterfolgetransistoren 83 und 84 ein entsprechendes negatives Potential an dem Anschluss B.

Die Stromkreisparameter können derart gewählt werden, dass im Fall der intermittierenden Betätigung des an den Anschlüssen 86 liegenden statischen Schalters mit ausreichender Frequenz an dem Anschluss B eine negative Spannung ■ von beispielsweise -5 Volt vorhanden ist, während, wenn der statische Schalter an den Anschlüssen 86 dauernd geschlossen oder dauernd geöffnet ist, an dem Anschluss B eine positive Spannung von beispielsweise +5 Volt vorhanden ist. Die Schal·· tung arbeitet somit ähnlich wie diejenige gemäss Fig. 1, jedoch fehlt bei ihr die Unterdrückung unerwünschter Signale, wie sie der bei der Schaltung gemäss Fig. 1 vorgesehene abgestimmte Stromkreis bewirkt.

Aus dem Vorstehenden ist leicht erkennbar, dass alle Relaisverriegelungssysteme, wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet der Relaisverriegelung bekannt sind, so angepasst werden können, dass die Relais durch statische Übertragungsschaltungen gemäss der Erfindung ersetzt sind, und sie können dadurch mit den weitreichenden Vorteilen statischer

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Schalttechniken versehen werden, im Vergleich mit Relais, die mit beweglichen Teilen und elektrischen Kontakten arbeiten.

Weiterhin können durch Verwendung von Schaltungen, die auf den oben beschriebenen Schaltungen basieren, Verriegelungskonfigurationen geschaffen werden, die einen Ausfall zur Sicherheit in einem Ausmass ermöglichen, welches für wichtige Stromkreisfunktionen zuverlässig ist, wie sie bei Anwendungen, wie Eisenbahneignalanlagen, vorgesehen werden "müssen, bei welchen bisher elektromechanische Relais so angesehen worden sind, dass sie kein Signal vom Sicherheitsstandpunkt haben.

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Claims

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Patentansprüche

1. Statische Übertraglingsschaltung, gekennzeichnet durch Speiseanschlüsse für die Verbindung mit einer elektrischen Speisequelle, Steueranschlüsse für die Verbindung mit einer Modulationsvorrichtung, Eingangs- und Ausgangsanschlüsse, zwischen denen ein isolierter Signalkoppler angeordnet ist, der zwei Arbeitszustände besitzt, in dessen einem Zustand ein angelegtes Modulationssignal zwischen den Eingangsund Ausgangsanschlüssen übertragbar ist und in dessen anderem Zustand ein solches Signal blockiert wird, und eine Stromkreiseinrichtung, die aus den Speiseanschlüssen erregbar ist und auf das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Modulation an den Steueranschlüssen anspricht, um ein Zwischensignal zu erzeugen, welches den Arbeitszustand des isolierten Signalkopplers bestimmt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine gegebene Grosse und Polarität des Zwischensignals erforderlich ist, um zu ermöglichen, dass eine angelegte Modulationsfunktion über den Signalkoppler übertragen wird.

3· Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalkoppler eine lichtgekoppelte Vorrichtung aufweist.

4. Schaltung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die lichtgekoppelte Vorrichtung ein lichtaussendendes, in einer Richtung leitendes Element und ein auf licht ansprechendes Halbleiterelement aufweist, wobei der Arbeitszustand der Vorrichtung davon abhängig ist, ob in dem in einer Richtung leitenden Element Strom in Vorwärtsrichtung fliesst.

5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalkoppler so ausgebildet ist, dass er eine statische Schaltfunktion zwischen den Ausgangeanschlüssen schafft, und so angeschlossen ist, dass

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er an die Steueranschlüsse der Schaltung eine Modulationsfunktion als selbsthaltenden Eingang anlegt.

6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalkoppler einen einer Mehrzahl von solchen Signalkopplern bildet, deren Verbindungsweisen in bezug auf die Polarität des erzeugbaren Zwischehsignals derart gewählt sind, dass sie Arbeits- oder Ruhekontakte eines Relais simulieren.

7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 'dadurch gekennzeichnet, dass die Stromkreiseinrichtung einen pulsierenden Stromkreis aufweist, der auf eine Modulationsfunktion· an den Steueranschlüssen anspricht und mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Zwischensignalpotentials von entgegengesetzter Polarität zu dem Potential an den Speiseanschlüssen gekoppelt ist.

8. Schaltung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung, welche ein Zwischensignalpotential von entgegengesetzter Polarität zu dem Potential an den Speiseanschlüssen erzeugt, einen Diodenpumpenkreis aufweist.

9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Diodenpumpenkreises mit einem Transistor, der beim Vorhandensein dieses Ausgang§ieitet, um das Signal von entgegengesetzter Polarität an den Signalkoppler anzulegen, und mit einem weiteren Transistor gekoppelt ist, der sonst ein Potential von der Polarität des Speisepoten-,tials an den Signalkoppler anlegt.

10. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromkreiseinrichtung einen Transformator aufweist, der mit einem pulsierenden Stromkreis gekoppelt ist, welcher auf eine Modulationsfunktion an den Steueranschlüssen anspricht, wobei die Sekundärwicklung des Transformators einen Teil eines Stromkreises bildet, der beim Vorhandensein der Modulationsfunktion ein Potential von entgegengesetzter Polarität zu dem Potential an den Speiseanschlüssen erzeugt.

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11. Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator mit einem zugeordneten Kondensator * verbunden ist, um den Stromkreis so abzustimmen, dass er nur auf eine Modulationsfunktion von vorbestimmter Frequenz anspricht .

12. Schaltung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis zum Erzeugen eines Potentials von entgegengesetzter Polarität eine über eine Diode an eine Säcundärwicklung des Transformators angeschlossene Reihenanordnung aus einer Zenerdiode und einem Kondensator aufweist, welche die Spannung bestimmt, die an die Basis eines Emitterfolgetransistors angelegt wird, dessen Basis-Emitter-Kreis von einer Diode zum Durchlassen des Potentials von entgegengesetzter Polarität überbrückt ist.

15. Schaltung mit einer Mehrzahl von Stromkreisen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangsanschluss eines dieser Stromkreise mit Eingangsanschlüssen eines anderen dieser Stromkreise verbunden ist.

14. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen eine Modulationsfunktion zuführenden Stromkreis, der einen Oszillatorkreis enthält, dessen Ausgang an Eingangsanschlüsse eines isolierten Signalkopplers angelegt wird, dessen Ausgangsanschlüsse eine Modulationsfunktion für die statische Übertragungsschaltung liefern.

15· Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Eingangspufferkreis enthält, bei dem Modulationszufuhranschlüsse mit Schaltsteueranschlüssen und mit den Eingangsanschlüssen eines isolierten Signalkopplers in Reihe liegen.

16. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Ausgangskreis aufweist, der eine G-leichstromspeiseeinrichtung und eine Einrichtung umfasst, die auf eine empfangene Modulationsschaltfunktion anspricht, um an einem Transformator eine Wechsel- ·

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Stromkomponente zu erzeugen.

17· Schaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sekundärwicklung des Transformators mit einem Gleichrichter verbunden ist, um "beim Ansprechen auf das Vorhandensein der empfangenen Schaltmodulationsfunktion eine Ausgangsgleichspannung zu erzeugen.

18. Relaisverriegelungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Übertragungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthält.

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