DE2203038B2

DE2203038B2 - Elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät

Info

Publication number: DE2203038B2
Application number: DE19722203038
Authority: DE
Inventors: Robert 7995 Neukirch Buck
Original assignee: Individual
Current assignee: BUCK, ROBERT, 7992 TETTNANG, DE
Priority date: 1972-01-22
Filing date: 1972-01-22
Publication date: 1975-03-06
Also published as: JPS5416837B2; JPS504970A; GB1423311A; SE381543B; IT978329B; CH564288A5; DE2203038C3; FR2169080B1; FR2169080A1; DE2203038A1

Description

" " ten, die kontaktbehaftet ausgeführt sind, in elektri

schen Meß-, Steuer- und Regelkreisen verwendet. Da diese elektronischen Schaltgeräte im Gegensatz zu elektrischen, mechanisch betätigten Schaltgeräten einer Hilfsspannung für den Oszillator oder das an Stelle des Oszillators vorgesehene, von außen beeinflußbare Ansprechglied bedürfen, besteht ein Problem bei der praktischen Ausgestaltung dieser elek-

der Zündelektrodenwidsrstand (2i) und die Kop- 35 tronischen Schaltgeräta in der Schaffung einer entpeldiode (19) an ihren miteinander verbundenen sprechenden Speiseschaltung zur Erzeugung der vom Anschlüssen über den HilfsWiderstand (17) an Oszillator bzw. der von dem an ötelie des Oszillators den Pluspol (22) der zu schaltenden Gleichspan- vorgesehenen Ansprechglieu und gegebenenfalls von nung angeschlossen sind und daß dem Speicher- der Kippstufe benötigten Hilfsspannung, ein Prokondensator (18) eine Zenerdiode (23) parallel 60 blem, dessen Lösung deshalb Schwierigkeiten bereigeschaltet ist. tet, weil insgesamt nur zwei Außenleiter zur Verfü-

4. Elektronisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathode (14) des Thyristors (12) eine Entkoppeldiode (29) nachgeschaltet ist.

5. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zündelekfrodenwiderstand (21) die Koppeldiode (19) parallel geschaltet ist, daß der Speicherkondensator (13;,

6. Elektronisches Schaltgerät nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Zündelektrode (2ö) des Thyristors (12) angesteuert ist. ν- - . . ■

7. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (20) des Thyristors (12) über eine Umkehrstufe

gung stehen.

Bei einem bekannten elektronischen Schaltgerät der eingangs beschriebenen Art (vgl. die DT-OS 1 951137) liegt der relativ hochohmige Hiifswiderstand parallel zu der Schaltstrecke des Thyristors, ist nämlich der Hilfswidersiand einerseits an die Anode und and:.;!ieits an die Kathode des Thyristors ange-

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3 , 4

,...·-:₀;coa. Parallel zu der zwischen der Kathode des an dem Thyristor \iml dem Spannungsabfall an det 'V" v.-j'tors und dem Minuspol der zu schaltenden /wischen dot Katln*de dos l'hyristots und dem Mimiv :■- '· :-"oannung liegenden Zenerdiode liegt bei den .pol der /» schaltenden (ileichspannui'i;¹, Hegenden

;.^!i;-a ausgeführten Schaltgeräten dieser Art die V.onerdiode. Diesel (.!esatntspannunjisaM'all hat -

;>,■;·'-Anschaltung aus einer Koppeldiodo und einen» 5 von den Zeitintervall /wisc'.icn dem SpiUmungMUill i-fichsikoridensator, wobei von dem Speicherkon- duivhgnng und dem /ünden des ThyiisloiV |c\vei!s ?:i<-.ator die Hilfsspannung für den Oszillator und abgesehen — einen mäanderiürmigen Vcilauf. Iu d^p Kippstufe abgenommen wird. den /eitiiUei vallen /.wischen dem SpaninmgMiull·

Bei diesem bekannten elektronischen Schaltgerät durchgang und dem /ünden des Thyristors sind dem v/ird" also unabhängig davon, ob das Schaltgerät io lnüandeiförtüigen Votlauf Spunnungsspit/en üheiladürchgeschaltet ist oder nicht, stets ein Strom über gor». Diese Spanmin^spit/en entstehen dadurch,' daL\ die Zenerdiode geführt, der an der Zencrdiode in am Zündelektrodenwiderstand — und damit mich im Form der Zenexspannung die für den Oszillator und der Anode des.Thyristors — die Spannung zunächst die Kippstufe erforderliche Hilfsspannung erzeugt. um einen Iktnijj, über der Zenerspaniumg der /wl-Bei gezündetem Thyristor fließt nämlich der durch 15 sehen der Kathode des Thyristors und dem Minuspol d»n Thyristor und den Hilfswiderstand fließende der zu schaltenden Gleichspannung liegenden Zener« Stroin, praktisch also der durch den Thyristor (lic- diode uisteigen muß, der ausreicht, damit über den ßtiide'Strom, b«i gesperrtem Thyristor der durch den ZündclekSrodcnwiderstand, die Zündelcktroden-Ku-Hiliswiderstand fließende Strom durch die Parallel- thoden-Strecke des Thyristors und die Zencrdiodc j-^/'iung aus Zenerdiode, Speicherkondensator, Os- »o der zum Zünden des Thyristors erforderliche Zvindziliätor und Kippstufe, fällt also an der Zencrdiode strom fließt. Die dadurch verursachten Spannung** und damit an dem Speicherkondensator die für d<m spitzen führen unter Umstünden zu Funkitiiniugen Oszillator und die Kippstufe erforderliche H^:'fsspan- od. dgl.

nun» ab. Beim erstmaligen Anlegen der bekannten clcktro-

Im " ·* erfolgt bei dem bekannten elektroni- as .üschcn Schaltgcrütc nn die Spaniningsquclle und an sehen Schaltgerät die Ansteuerung des Thyristors den Verbraucher ist der Spcichcrkondensalor noch über dessen Zündelektrode. Diese ist nämlich einer- leer. Das hat zur Folge, daß im Augenblick des Anseits über einen relativ hochohmigen Zündelektro- lcgens einerseits der Oszillator und die Kippstufe denv/iderstand an den Pufcf ί der zu schaltenden noch nicht mit der nötigen Hilfsspannung versorgt pulsierenden Gleichspannung: angeschlossen und an- 30 sind, so daß der Ansteuertransislor gesperrt ist, andererseits über die KolkHor-Emitter-Strecke eines dercrseits die Kathode des Thyristors über die Kop-Ansteuertransistors mit^;" la Minuspol der zu schal- peldiode und den Speicherkondensator praktisch landen Gleichspannung verbindbar. Ist der Ansteuer- niedcrohmig am Minuspol der zu schaltenden transistor durchgeschaltet — das ist bei einem Gleichspannung liegt. Da aber im Augenblick de« Schaltgerät mit Arbeitskontakt dann der Fall, wenn 35 Anlegens des Schaltgerätes an die Spannungsvolle d»r Oszillator schwingt —, so kann über die prak- und den Verbraucher bereits der ZUudstrom Über tisch am Minuspol der zu schaltenden Gleichspan- den Zündelektrodenwiderstand, die Zündclcktromin* Hebende Zündelektrode des Thyristors kein den-Kathoden-Strccke des. Thyristors, ■ die Koppcl-Zündstrom zur Kathode fließen, der Thyristor kann diode und den Speicherkondensator fließt, zündet also nicht zünden, das Schaltgerät nicht durchschal- 40 der Thyristor, ohne daß der (noch nicht schwinten Sperrt nun der Ansteuertransistor — das ist bei gende) Oszillator von außen beeinflußt wird, also uneinem Schaltgerät mit Arbeitskontakt dann der Fall, gewollt. Da dieses Zünden des Thyristors und damit wenn der Oszillator, z.B. durch ein angenähertes das Durchschalten des elektronischen Schaltgcrates M-tallteil-beeinflußt, zu schwingen aufgehört hat —, unerwünscht ist, werden besondere Maßnahmen zur so~rließt vom Piaspol <kr zu schaltenden Gleichspan- 45 Verhinderung des Durchschaltens beim Anlegen ties nuna über den-Zündelcktrodenwiderstand ein Zünd- Schaltgerätes an die Spannungsquelle und an den ström von der Zündelektrode des Thyristors zu des- Verbraucher erforderlich. Es wird z. B. durch einen sen Kathode, der Thyristor zündet, .das elektronische parallel zum Ansteuertransistcr hegenden Zusatz-. Schaltgerät schaltet durch. kondensator mit einer gegenüber dem Spcicherkon-

D35 zuvor beschriebene elektronische, berührungs- 50 densator großen Kapazität dafür gesorgt, üali beim los arbeitende Schaltgerät hat sich in der Praxis be- Anlegen des Schaltgerätcs an die SpannungM|uc Ic reits außerordentlich bewährt, da bei diesem Schalt- und an den Verbraucher auch dse Zündelektrode des e»rät alleine durch die Zenerdiode, den ohnehin vor- Thyristors praktisch am Minuspol der zu schaltenden hardens Thyristor und den Hilfswiderstand die Er- Gleichspannung liegt, so daß kein Zündstrom Hieben ze'-ran* der für den Oszillator und die Kippstufe er- 55 kann. Diese Maßnahme ist jedoch, insbesondere bei icr'^riichen Hilfsspannung, in weiten Grenzen vom größeren Speicherkondensatoren, unsicher; zudem V«braucherwiderstanii und der Höhe der Spannung stört die Notwendigkeit, einen Zusatzkondensator der den Verbraucher speisenden Spannungsquelle vorsehen zu müssen. „^h,

unabhängig, sichergestellt ist, wobei ohne weiteres Schließlich weht .^d» _u ^^kann _f!«/_H ^cl _n ^cl?SÄ,

nrhrere dieser Scjalteeräte parallel oder in Reihe 60 Schaitgcrät in der Spc.scschaltung fur den Oszillator o.-chaltet werden können. Hinsicht'jch folgender und die Kippstufe eine Mchrzanl von Bauteilen aur, pjnMe ist dies'i elektronische Schahgerät jedoch dis nicht monolithisch-integnerianig sind;-das sind richverbesserup-sbedürftis, die zwiwhen der Kathode de* Thymfor» und dem

' Der G»a&J5£nnungsabfaU an dem bekannten Minuspol der zu «haltenden G|cichipannune Uc elektrcnischca ■ Sch'altgcrät setzt sich im durchge-β₅ gende Zene-diode, der H.lfswid«r%tanfc. der Spc^hersc^™t«i ss&näien Zustand zusammen aus dem kondensator, der Zünddektrrxienwiderstaru' und d«i Sp^nuägsabiall an einer zumeist eingangseitig vor- ZusatzkonCcnsator Da aber in ™^thm*?%V™r> gäehenenGlcicfa^aterbrücke, dern Spannungsabfall elektronische Schaltungen integriert

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Spciscschaltung mit weniger monolithisch nicht integrierfähigen Bauteilen anzustreben.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, das bekannte, zuvor im einzelnen erläuterte elektronische Schaltgerät so weiterzubilden, daß erstens der Verlauf des Gesamtspannungsabfalls an dem Schaltgerät von Spannutigsspitzcn frei ist, daß zweitens sichergestellt ist, daß im Augenblick des Anlegens des Schaltgerätcs an die Spannungsquclle und an den

Koppeldiode und den Spcich ;rkonde.nsator niederohmig am Minuspol der zu schaltenden G'..-!chspannun?, liegt. Da jedocn in diesem Augenblick die Zündelektrode des Thyristors kein höheres Potential hat 5 als dcsr.en Kathode, kamu kein-.Zündstroffi .-fließen... Weiter ist die Anzahl der monor.ihii.ch nicht integrierfähigen Bauteile reduziert worden. Während bei dem bekannten elektronischen Schaltgerüst, von dem die Erfindung ausgeht, der Ziindelektrodenwider-

Verbraucher der Thyristor nicht zündet, und daß io stand, an dem praktisch die volle Spannung der drittens die Anzahl der monolithisch nicht integrier- Spannungsquelle, z. B. 220 V, nbfiei, wegen der fähigen Bauteile innerhalb der Speiseschalrung für anstehenden Spannung nicht integrierfähig war, den Oszillator und die Kippstufe geringer wird. ist bei aem erfindung%emaßen elektronischen

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch ge- Schaltgerät der Zündelektrodenwiderstand ohne wcilöst, daß die Kathode des Thyristors angesteuert ist, 15 teres monolithisch integrierfähig, weil en ihm nur derart, daß sie zum Zünden des Thyristors relativ eine geringe Spannung ansteht, niederohmig mit dem Minuspol der zu schaltenden Schließlich weist das erfmdungsgem'sße Schaltge-

Gleichspannung verbindbar ist und daß zumindest rät in der zuvor beschriebenen Ausfahni«gsforn> zum Zünden des Thyristors dessen Zündelektrode auch noch folgende Besonderheit auf. Durch ein¹*, ein nur geringfügig über dem Potential des Minus- so entsprechende Dimensionierung des Kilfswiderstri pols der zu schaltenden Gleichspannung liegendes des und des Kathodenwiderstandes kenn erreichi ' Potential aufweist. Das kann hinsichtlich des Ansteu- werden, daß der Thyristor des erfindur.gsgemäßen erns der Kathode des Thyristors in einfacher Weise Schaltgerätes nur in unmittelbarer Nähe des Spandadurch realisiert werden, daß die. Kathode des Thy- nungsiiulldurchganges zündet, was für die Praxis unristors .über einen relativ niederohmigen Kathoden- »5 ter Umständen von Bedeutung ist. Dieser Effekt bewiderstand und die Kollektor-Emitter-Strecke eines ruht darauf, daß bei — vcm Spannungsnulldurch-Ansteueriransistors mit dem Minuspol der zu schal- gang ausgehend — ansteigender Spannung alsbald tenden Gleichspannung verbindbar ist, während das die Spannung einen Wert erreicht, bei dem die Spanzum Zünden des Thyristors an dessen Zündelektrode nungsteilung über den HilfsWiderstand und den Kaerforderliche, nur geringfügig über dem Potential des 30 thodenwiderstand zu einem so hohen Potential an Minuspols der zu schaltenden Gleichspannyng lie- der Kathode des Thyristors führt,- daS trotz des gende Potential zweckmäßigerweise dadurch gewon- durchgeschalteten Ansteuertransistors die zwischen nen wird, daß die Zündelektrode des Thyristors über der Zündelektrode -2« Thyristors und dessen Kaeinen Zündelektrodcnwiderstand an den Speicher- thode liegende PJlcntialdifferenz zum Zünden nicht kondensator angeschlossen ist. Die Größe des Katho- 35 ausreicht. ;.

denwiderstandes ist dabei vornehmlich so gewählt, Die zuvor cschriebenc Ausführungsform des er-

daß bei geschaltetem Ansteuertransistor über den firtdungsgemäbti elektronischen Schaltgerätes is: je-Thyristor zumindest der Haltestrom gezogen wird. doch nur in einem relativ kleinen Spannungsbereirh Fließt dann ein größerer Strom über den Thyristor, verwendbar. Ein z.B. für maximal 220 V ausgelegtes so geht der über den Haltestrom hinabgehende 40 Schaltgerät arbeittL.nieht bis-heninter zu 40 V, was. Strom über die zwischen der Kathode des Thyristors _; die elektronischen Schrltgeräte, von denen die Erfin-. und dem Minuspol der zu schaltenden Gleichspan- dung ausgeht, ohne weiteres tun. Dabist darauf zur.ung liegende Zenerdiode. rückzuführen, daß der aus Öera HilFswiderstand und

Bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät wird ge- dem Kathodenwiderstand bestehende Spannungsieigenüber dem eingangs beschriebenen Schaltgerät ein 45 ler bei kleiner werdender Spannung ar 'Wr Reiheninverses Ansteuersignal benötigt. Handelt es sich um schaltung aus dem HilfsWiderstand und dem Kathoein elektronisches Schaltgerät mit einem Arbeitskontakt, so muß der Ansteuertransistos· bei schwingendem Oszillator gesperrt, bei nicht schwingendem Oszillator durchgeschaltet sein. 50

Dii durch die zuvor beschriebene Lehre der Erfindung erreichten Vorteile sind zusammengefaßt in folgendem zu sehen:

Zunächst treten bei dem erfindr.ngsgcmäßen

Schaltgerät im Verlauf seines Gesamtspannungsab- 55 von dem Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode falls keine Spannungsspitzen auf. Zum Zünden des und der Koppeldiode zu entkoppeln, also der Ka-Thyristors wird nämlich keine über der Zenerspan- thode des Thyristors eine Entkoppcldiodc nachzunung der zwischen der Kathode des Thyristors und schalten. Nunmehr bilden der HilfsWiderstand und dem Minuspol der zu schaltenden Gleichspannung der Kathodenwiderstand wegen der dnzwischcnlieangeordneten Zenerdiode liegende Zündspannung 60 genden, in Spcrrichtung beanspruchten Entkoppclbenötigt. Darüber hinaus ist sichergestellt, daß im diode keinen Spannungsteiler mehr, so daß durch Augenblick des Anlegens des erfindungsgemäßen den durchgcschalteten Anstcucrtransistor das Potcnc!ektronischen Schaltgerätes an die Spannungsquelle tial des Speicherkondensators nicht mehr beeinflußt und an den Verbraucher der Thyristor nicht zündet. wird.

Zwar gilt auch bei dem erfindungsgemäßen elcktro- 65 Die zuletzt beschriebene Ausführung:,iorm des ernischcn Schaltgerät, daß die Kathode des Thyristors findungspemiißen Schaltgcrätes hst den Mangel, daß. im Augenblick des Anlegens des Schaltgcrätes an die im Leistungskreis ein weiteres Bauteil liep.t, über das Spannunpsqucllc und an den Verbraucher über die im durchgcschaltetcn Zustand praktisch der gesamte

vlsnwiderstand alsbald am Speichcrkonfonsator zu einer für den Oszillator und/oder die Kippstufe nicht mehr ausreichenden Hilfsspannung führt.

Um die Einschränkung des Spannungsbercich.es, in dem das erfindungsgemäße Schaltgerät arbeitet, wieder zu eliminieren, geht eine weitere Lehre der Erfindung dahin, den Verbindungspur.kt zwischen der Kathode des Thyristors und dem Kathodenwiderstand

Verbraucherstrom fließt, das zu einer Erhöhung des Gesamtspannungsabfalles führt, dessen Wärme abgeführt werden muß und das monolithisch kaum integrierfäbig ist. ■

Bei den bisher erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen elektronischen Scha'.tgera'tes wird — wie bei dem elektronischen Schaltgerät, von dem die Erfindung ausgeht — die Hilfsspannung für den Oszillator und die Kippstufe — sowohl im durchgeschalteten als auch im offenen Zustand des Schaltgerates — als Spannungsabfall an der zwischen der Kathode des Thyristors und dem Minuspol der zu schaltenden Gleichspannung liegenden Zenerdiode gewonnen. Dieses Prinzip ist bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Schaltgerätes verlassen. Nach dieser weiteren Lehre, der selbständig erfinderische Bedeutung zukommt, ist dem Zündelektrodenwiderstand die Koppeldiode parallel geschaltet, sind der Speicherkondensator, der Zürtdelektrodenwiderstand und die Koppcldiode an »0 ihren miteinander verbundenen Anschlüssen über den Hilfswiderstand an den Pluspol der zu schaltendsn Gleichspannung angeschlossen und ist dem Speicherkondensator eine Zenerdiode parallel geschaltet. Bei dieser Ausführungsform des erfindungs- *s gemäßen elektronischen Schaltgentes arbeitet die Speisesc^altung zur Erzeugung der Hilfsspannung für den Oszillator und die Kippstufe wie folgt:

Ist das Schaltgerät gesperrt, ist also bei der Ausführungsform mit einem Arbeitskontakt der Oszillator von außen unbeeinflußt, so wird der Speicherkondensator über den Hilfswiderstand aufgeladen.

Die Spannung am Speicherkonden&ator und damit die Hilfsspannung für den Oszillator und die Kippstufe wird durch die dem Speicherkondensator parallelgeschaltete Zeneriode begrenzt. Im durc^eschalteten Zustand des elektronischen Schaltgerätes, wenn also der Thyristor gezündet ist, führt der durch die zwischen der Kathode des Thyristors und dem Minuspol der zu schaltenden Gleichspannung liegende Zenerdiode fließende Strom dazu, daß das Potential der Kathode des Thyristors um die Zenerspannung über dem Potential des Minuspols der zu schaltenden Gleichspannung liegt. Die Zündelektrode des Thyristors liegt gegenüber dessen Kathode auf einem um den Spannungsabfall an der Zündclektroderi-Kathoden-Strecke des Thyristors höheren Potential, so daß von der Zündelektrode des Thyristors über die Koppeldiode der Speicher'xondensator aufgeladen wird.

Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform 5» des erfindungsgemäßen elektronischen Schaltgerätes darf die Zenerspannung acr zwischen der Kathode des Thyristors und dem Minuspol der zu schauenden Gleichspannung liegenden Zenerdiode nicht kleine sein als die Zenerspannung der parallel zut.t *■* Speicherkondensator liegenden Zencidiode, wei \ sonst — ohne daß der Ansteuertransistor durchgeschaltet ist — über den Hilfswidersland bzw. vom Speicherkondensator über den ZündelektrodenwidcrsUmd ein Zündstrom fließen und der Thyristor zünden könnte. Darnit der Wert der beiden Zencrspannungen unkritisch ist, geht eine weitere Lehre der Erfindung, der wiederum selbständig erfinderische Bedeutung zukommt, dahin, zusätzlich — zu der Kathode des Thyristors — auch die Zündelektrode des Thyristors anzusteuern. Das kann vorzugsweise in der Weise geschehen, daß die Zündelektrode des Thyristors über eine Umkehrstufe an die Verbindung zwischen dem Kai'ftodenwicterstand und dem Ansteuertransistor angeschlossen wird. Ist der Ansteuertransistor gesperrt, so liegt die Zündelektrode des Thyristors über der Umkehrstufe am Minuspol der zu schaltenden Gleichspannung, es kenn also kein Zündslrom fließen, der Thyristor kann also nicht zünden. Schaltet der Ansteucrtransisior durch, so wird einerseits die Kathode des Thyristors über den Kathodenwiderstand an den Minuspol der zu schaltenden Gleichspannung gelegt, wird andererseits — wei gen des offenen Ausgangs der Umkehrstufe — die Zündelektrode des Thyristors vom Minuspol der zu schaltenden Gleichspannung getrennt, so daß nunmehr ein Zündstrom fließen, der Thyristor also zünden kann. ■ ' .■.-'·

Schließlich empfehlt es sich, zwischen dem Zündelr.ktiodenwiderstand bzw. dem Ausgang der Umkehrstufe einerseits und der Zündelektrode des Thyristors andererseits eine Emittcrfolgestufe vorzusehen und den Kollektor der Emitterfolgestufe an die miteinander verbundenen Anschlüsse des Speicherkondensators, des Zündckktrodenwiderstandes, der Koppeldiodc und des HilfsWiderstandes anzuschließen. Dadurch kann der Ziktddektrodenwiderstand relativ hochohmig gewählt Wütw :\, so daß im offenen Zustand des erfindupgsg';nil-5,^fn Schaitgcrätes ein geringerer birom über dxvfcHfr...Verstand, den Zünc'clek'.rodenwidcrstand v<tM .Ai 'Ausgang der Umkehrstufe fließt. ο

Im folgendca wird die Erfindwi» au Hand von lediglich Ausführunj-sbcispiele darstellenden Zeichnungen ausführlicher erläutert; es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild eines bekannten elektronischen, berührungslos arbeitenden Scha'.tgerätes,

F i g. 2 die Sparschaltung eines bekannten elektronischen, berührungslos arbeitenden Schaitgcrätes, dessen Blockschaltbild in Fi g. 1 dargestellt ist, ■ ■

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf des Gesamtspannungsabfalls an dem elektronischen Schaltgerät nach der. Fig. 1 und2,

Fig.4 die Spciscschaltung einer ersten Ausführunpsform des erfindunpsgcm'aßen Schaltgerätes, desscnBlockschaKbild in F i g. 1 dargestellt ist,

Fig. S die Spciscichalhnvj, einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgcmUßen Schaltgerätes, dessen Blockschaltbild in F i g. 1 dargestellt ist,

F i g. 6 die Spciscschaltung einer dritten Ausführuncsform des erfindun^pemäßen Schaltgerätcs, dessen Blockschaltbild in F i g. 1 dargestellt ist,

Fig.7 die Speiscschallung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgctniiSen Schaltgerätes, dessen Blockschaltbild in F i g. 1 dargestellt ist, und

F i g. 8 den zeitlichen Verlauf des Gesamtspannungsabfalls an den elektronischen Schaltgerätcn nach den Fig. 1 und4,1 und5,1 und6sowieIund7.

Das elektronische Schaltgfrätl arbeitet berührungslos, d. h., es spricht auf ein sich annäherndes, nicht dargestelltes Metallteil an, und ist über einen Außenleiter 2 mit einem Pol 3 einer Spannungsquelle 4 und nur über einen weiteren Außenleiter S mit einem Anschluß6 eines Verbrauchers? (dessen anderer Anschluß 0 an den anderen Pol 9 der Span-THir.gsquclle 4 angeschlossen ist) verbunden. Mit anderen Worten ist das dargestellte elektronische Schaltgcrät 1 in bekannter Weise über insgesamt nur zwei Außenleiter 2,5 einerseits an die Spannungsquelle 4 und andererseits an den Verbraucher? angeschlossen.

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Die Fig.1 zeigt, ds£ ass dargtstellte elektronische, d. h. kontaktlose SchsSigerät I in seinem grundsätzlichen Aufbau £us einem von außen beeinüußba- a IG,.einem von dem Oszillator IG über

wird nun die Kathode 14 des Thyristors 12 angesteuert, d. h., es wird zum Zünden des Thyristors 12 dessen Kathode 14 relativ niederchmig mit dem Minuspol 15 der zu schaltenden Gleichspannung vcrbun-5 den, und es weist zumindest zum Zünccn des Thyristors 12 dessen Zündelektrode i;6 ein nur-geringfügig über dem Potential des Minuspols IS der zu schaltenden Gleichspannung liegendes Potential auf. Das ist hinsichtlich des Ansteuerns der Kathode 14 des

ren ussiii;

eins Khnstufe Il-steuerbaren Thyristor 12 und einer Syciseschaliiing 13 zur Erzeugung der Hiifssparmung für den Oszillator 10 und die Kippstufe 11 besteht.

Die .bekannte Speiseschaltung 13 . nach F i g. 2
weist eine zwischen der Kathode 14 des Thyristors
12 und dem Minuspol 15 der zu schaltenden pulsie- io Thyristors 12 in einfacher Weise dadurch realisiert, rcnden'-Gleichspannung liegende Zenerdiode 16, daß die Kathode 14 des Thyristors 12 über einen τε-einea relativ hodiohrrJr.en KJüfswiderstand 17, einen lativ niederohmigen KathodenwidersUnd 2S und die Speicberkoadensator 18 und eine Koppeldiode 19 KoHektor-Emitter-Slrecke 23 des Ansteuertransistors auf. ■■-■·" 24 mit dem Minuspol IS der zu schaltenden Gleich·

Bei dem bekannten, in den Fig. 1 und 2 darge- »5 spannung verbindbar ist, während das zum Zünden stellten elektronis-cl ·:η Schaltgerät 1 erfolgt die An- des Thyristors 12 an dessen Zündelektrode 2© erforsteiieruns des Thyristors 12 über dessen Zündelek- deriiche, nur geringfügig über dem Potential des Mitrods 2ST Die Zündelektrode 20 des Thyristors 12 ist nuspols 15 der zu schaltenden Gleichspannung UenMmHch einerseits über einen relativ hochohmigen gende Potential dadurch gewonnen''wird, daß dii Zündelektrodenwiderstand 21 an den Piuspol 22 der »o Zündelektrode 20 des Thyristors 12 über den Zündzu schaltenden Gleichspannung angeschlossen und eleictrodenwidersland l\ an den Speicherkondensator andererseits über die Koilektor-EmiUer-Strecke 23 IS angeschlossen ist. Die Größe des Kathodcnwidereinss Ansteuertransistörs 24 mit dem Minuspol 15 Standes 28 ist dabei vorzugsweise so gewählt, daß bei der zu schaltenden Gleichspannung verbindbar. Ist geschaltetem Anstcuertransistor 24 über den Th'yrider Ansteusrtransistor 24 durchgeschaltet'—das ist »5 stör 12 zumindest der Haltestrom gezogen wird, bei einem Schaltgerät 1 mit Arbeitskontakt dann der Fließt dann ein größerer Strom über der. Thyristor F2^f«l, wenn der Oszillator IG schwingt —, so kann 12. so geht der über den Haltestrom hinausgehende über die praktisch am Minuspol 15 der zu schalten- Strom über die Zenerdiode 16. .

.".Cc-n Gleichspannung liegende Zündelektrode 20 des Bei der in Fig.4 dargestellten erfindungsgemäßen

'Thyristors 1? kein Zündstrom zur Kathode 14 fiie- 30 Speiseschaltung 13 wird gegenüber der zuvor erläußen, der Th ristor 12 kann also nicht zünden, das terten bekannten Speiseschaltung IJ nsch Fig.2 ein Schaltgerät 1 nicht durchschalten. Sperrt nun der inverses Ansteuersignal benötigt. Handelt es sich um Ansteuertransistor 24 — das ist bei einem Schaltge- ein elektronisches Schaltgerät I mit einem Arbeitsrätl mit Arfasitskontakt dann der Fall, wenn der Os- kontakt, so muß der Ansteuertransistor 24 bei ζΓιΙείοΓ 10, durch ein angenähertes Melallteil beein- 35 schwingendem Oszillator 10 gesperrt, bei nicht fluSt, zu schwingen aufgehört hat —, so fließt vom schwingendem Oszillator 10 durchge-schaltei sein.

Die zuvor beschriebene, in Fig.4 dargestellte Ausführungsform der crftndungsgemäßeti ·■ Speiseschaltung 13 ist nur in einen» relativ kleinen Spansen Kathode 14, der Thyristor 12 zündet, das elek- 40 nungsbcreich verwendbar. Ein z.B. für maximal 220 tronische Schaltgerät 1 schaltet durch. : V ausgelegtes Schallgenu 1 arbeitet nicht bis herun

ter zu 40 V, was die bekannten elektronischen Schaltgeräte 1, von denen die Erfüllung ansgcht, ohne weiteres tun. Das ist darauf zurückzuführen,

stand zusammen aus dem Spannungsabfall an einer 45 daß der aus dem Hilfswidcrstand IV und dem Kathoeingangseitig vorgesehenen Gleichrichterbrücke 25, denwiderstimd 23 bestehende Spannungsteiler bei drm Spannungsabfall an dem Thyristor 12 und dem kleiner werdender Spannung an der Reihenschaltung Spannungsabfall an der zwischen der Kathode 14 des aus dem Hilfswidcrstard 17 und dem Kathoden-Thyristors 12 und dem Minuspol 15 der zu schalten- widerstand 25 alsbald am Spcichcrkondcnsator 18 zu den Gleichspannung liegenden Zenerdiode 16. Dieser 5° einer für den Oszillator 10 und'oder die Kippstufe Gesamtspannungsabfall hat — von dem Zeitintervall 11 nicht mehr ausreichenden Hilfsspannung führt, zv.iichen dem Spannungsnulldurchgang und dem Um die Einschränkung des Spannungsbereiches,

7yüp den des Thyristors 12 jeweils abgesehen — einen in dem die crfindnncs^enüißc Speiseschaltung 13 /Tiäiiidcrförmigcn Verlauf. In den ZcitintcrvaHcn in-der Ausführungsform nach F ig.-4 arbeitet,-wieder zwischen dem Spannungsnulldurchgang und dem 55 zu eliminieren, ist bei der Ausführungsform nach Zünden des Thyristors 12 sind dem mäandcrförmi- Fig. 5 der Verbindungspunkt zwischen der Kathode gen Verlauf Spannungsspitzen überlagert. Diese 14 des Thyristors 12 und dem Kathodenwiderstand Spannungsspitzen entstehen dadurch, daß am Zünd- 28 von dem Vcrbindungspunkt zwischen der Zencrelektrodenwiderstand 2! — und damit auch an der diode 16 und der Koppeküode 19 entkoppelt, indem Anode 25 des Thyristors 12 — die Spannung zu- 60 der Knthodc 14 des Thyristors 12 eine Entkoppeinächst um einen Bctrp.r; über der Zcncrspannun« der diode 19 nachp.cschnltct ist. 15ci dieser Ausführungs-Zcnerdiode IG etj« üirfcn muß, der ausreicht,'damit form bilden der HüfswiderMand Π und der Kathoüber den Züridclektro-denvvicerslan'J 21, die Zi^;;v:i- denwidcr&tand 23 wegen der dazwischenliegenden, in elcktrodcn-Kathoden-otrc-ke 27 ca Tiiyrislors 12 . Spcrrichtung bcans.pnichtcn EntUoppe'diodc 29 kei- und die Zenerdiode f6 der zum Zünden des Thyri- 65 ncn Spannungsteiler mehr. ;:o dr.ü durch den durchstors 12 erforderliche Zündstrom fließt. geschalteten Ansteuertransistor 24 dns Potential des

Bei der in Fi £.4 dargestellten erfindungsgcmiißcn Spcichcrkondcnsators 18 nich; mehr beeinflußt wird. Speiseschaltung 13 des elektronischen Schaltgerätcs 1 Die in F i g. 5 dargestellte Ausführungsform der

Pluspol 22 der zu schaltenden Gleichspannung über den Zünddektrodenwiderstand 21 ein Zündstrom von der Zündelektrode 20 des Thyristors 12 zu des-

F>er GcsamispannungsabfaSl an dem bekannten elektronischen Schaltgerät 1, der in F i g. 3 dargestellt ist, setzt sich im durchgestalteten stationären Zu-

Il

ertindungsgemiißen Speiscschaltung 13 hat den Mangel, daß im Leistungskreis mit der Entkoppeldiode 29 ein weiteres liautcil liegt, über das im durchgeschaltcten Zustand praktisch der gesamte Verbraucherstrom fließt, das zu einer Erhöhung des Gesamtspannungsabfalls führt, dessen Wärme abgeführt werden muß und das monolithisch kaum iniegnerfähig ist.

Bei den bisher erläuterten Ausfühnjngsformcn der erfmdungsgemäßcn SpeiseschaKung 13 wird — wie bei der bekannten Speiseschailung 13 — die Hilfsspannung für den Oszillator 10 und die Kippstufe 11

— sowohl im durchgcschaltetcn als auch im gesperrten Zustand des Schaltgerätcs 1 — als Spannungsabfall an der Zenerdiodc 16 gewonnen. Dieses Prinzip ist bei den beiden in den Fig.6 bzw.7 dargestellten Ausführungrformcn der crfindungsgcm'ißen Spciseschaltung 13 verlassen.

Bei den Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Spciseschaltung 13, die in den Fig. 6 bzw.7 dargestellt sind, iü dem Zündelektrodcnwiderstand 21 die KoppcldKvie 19 parallel geschaltet, sind der Speicherkond~*viafor 18, der Zündelektrodcnwiderstand 21 und die Koppcldiode 19 an ihren miteinander verbundenen Anschlüssen über den Hilfswidcrstand 17 an den Pluspol 22 der zu schaltenden Gleichspannung angeschlossen und ist dem Speicherkondensator 18 eine Zenerdiodc 30 parallel geschaltet. Bei diesen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen elektronischen Schaltgcrätes 1 arbeitet die Spciscschaltutig 13 zur Erzeugung der Hilfsspannung für den Oszillator 10 und die Kippstufe 11 wie folgt:

Ist das Schaitgcrät 1 gesperrt, ist also bei der Ausführungsform mit einem Arbeitskontakt der Oszillator 10 von außen unbeeinflußt, so wird der Spcichcrkondcnsator i über den Htlfswiderstand 17 aufgeladen. Die Spannung am Speicherkondensator 18 und damit die Hilfsspannung für den Oszillator 10 und die Kippstufe 11 wird durch die dem Speichcrkondcn""*»™· 18 paralleißcschaltctc Zenerdiodc 30 begrei.i.1 durchgeschaltetcn Zustand des elektronischen Sci.aitgcrätcs 1, wenn also der Thyristor 12 gezündet ist, führt der durch die Zenerdiodc 16 fließende Strom dazu, daß das Potential der Kathode 14 des Thyristors 12 um die Zcncrspannung über dem Potential des Minuspols 15 der zu schaltenden Gleichspannung liegt. Die Zündelektrode 20 des Thyristors 12 liegt gegenüber dessen Kathode 14 auf einem um den Spannungsabfall an der Zündclcktroden-Kathodcn-Strccke 27 des Thyristors 12 höheren Potential, so daß von der Zündelektrode 20 des Thyristors 12 über die Koppeldiode 19 der Speicherkondensator 18 aufgeladen wird.

Bei der in Fig.6 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Speiscschaltung 13 darf die Zcnerspannung der Zcncrdiode 16 nicht kleiner sein als die Zencrspannung der Zcnerdiode 30, weil sonst

— ohne daß der Ansteuertransistor 24 durchgeschaltet ist — über den Hilfwiderstand 17 bzw. vom Speicherkondensator 18 und über den Zündelcktrodenwiderstand 21 ein Zündstrom fließen und der Thyristor 12 zünden könnte. Damit der Wert der beiden Zencrspannangcn unkritisch ist, ist bei der in Fig.7 dargestellten Ausführungsform der Speiseschaltung 13 zusätzlich — zu der Kathode 14 des Thyristcrs 12 — auch die Zündelektrode 20 des Thyristors 12 angesteuert. Das ist. im dargestellten Ausführungsbeispiel in der Weise realisieit, daß die Zündelektrode 20 des Thyristors 12 über eine Umkehrstufe 31 an die Verbindung zwischen dem Kathodenwiderstand 28 und dem Ansteuertransistor 24 an- geschlossen ist. Ist der Ansteuertransistor 24 gesperrt, so liegt die Zündelektrode 23 des Thyristors 12 über die Umkehrstufe 31 am Minuspol 15 der zu schaltenden Gleichspannung, es kann kein Zündstrom fließen, der Thyristor 12 kann also nicht zünden. Schaltet der Ansteuertransistor 24 durch, so wird einerseits die Kathode 14 des Thyristors 12 über den KathodenwMerstand 28 und die Kollektor-Emiltcr-Strccke 23 des Ansteuertransistors 24 an den Minuspol 15 der zu schaltenden Gleichspannung gelegt und wird andererseits — wegen des gesperrten Ai/^r^angs der Umkehrstufe 31 — die Zündelektrode

20 des Thyristors 12 vom Minuspol 15 der zu schaltenden Gleichspannung getrennt, so daß nunmehr ein Zündstrom fließen, der Thyristor 12 also zünden

»o kann.

Bei der in Fig.7 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Speiseschaltung Ij ist schließlich zwischen dem Zündclektrodenwidcrstand

21 bzw. dem Ausgang der Umkehrstufe 31 einerseits »5 und der Zündelektrode 20 des Thyristors 12 andererseits eine Emittei folgestufe 32 vorgesehen, wobei der Kollektor 33 der Emittcrfolgestufe 32 an die miteinander verbundenen Anschlüsse des Speicherkondensators 18, des Zündclcktrodcnwidcrstandcs 21, der Koppcldiode 19 und des Hilfswidcrstandcs 17 angeschlossen ist. Dadurch kann der Zündclcktrodenwidcrstand 21 relativ hochohmig gewählt werden, so daß im gesperrten Zustand des Schaltgerätes 1 ein geringerer Strom über den Hilfswidcrstand 17, den

Zündclektrodenwidcrstand 21 und den Ausgang der Umkehrstufe 31 fließt.

Die Fi g. 8, die für alle Ausführungsfoimcn der erfindungsgemäßen Spciseschaltung 13 prinzipiell gilt, zeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Schaitgcrät 1

im Verlauf des Gcsamtspannungssbfalls keine Spannungsspitzcii auftreten. Zum Zünden des Thyristors

12 wird nämlich keine über der Zenerspannung der Zenerdiodc 16 liegende Zündspannung benötigt.

In der Beschreibung sind im einzelnen nicht näher bestimmte Ausdrucks wie »relativ hochohmig«, »relativ niedcrobmig« usw. verwendet worden. Die nähere Ausfüllung dieser für sich unbestimmten Ausdrücke ergibt sich ohne weiteres aus der erläuterten Funktion der in Rede stehenden elektronischen Schaltgcrätel.

Im folgenden werden für einige der verwendüen Bauteib beispielhafte Angaben gemacht, die ein Schaltgerät 1 betreffen, das für 220 V ausgelegt ist:

Hilfswidcrstand 17 ...15OkQ

Zündelektrodcnwiderstand 21 in Fig.2 220 kQ Zündelektrodcnwiderstand 21

in den Fig. 4 bis 6 5,6 kQ

Zündelektrodcnwidcrstand 21 in Fig.7 68 kQ

Kathodenwiderstand 20 IkQ

Speicherkondensator 18 ............. 4,7 |iF Zencrspannung der Zencrdiode 16

in den Fi g. 2 und 4 bis 6 5,6 V -

°5 Zenerspar.nung der Zenerdiode 16

in der Fig.7 4,7 V

Zcncrspannung der Zenerdiode 30 ... 4,7 V

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

λ λ /\ rt

5Ο

1 J

(31) an die Verbindung zwischen dem Kathodenwiüerstand (23) und dem Ansteuertransistor (24) angeschlossen ist.

8. .Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zündelektrodenwidcrstand (21) bzw. dem Ausgang der Umkehrstufe (31) einerseits und der Zündelektrode (23) des Thyristors (12) andererseits eine Emitteifolgestufe (32) vorgesehen ist und daß der Kollektor (33) der Emitterfolgestufe (32) an die miteinander verbundenen Anschlüsse des Speicherkondensators (13), des Zündelektrodenwiderstandes (21), der Koppeldiode (19) und des HilfsWiderstandes (17) angeschlossen ist. _;

Patentansprüche:

1. Elektronisches, berührungslos arbeitendes
Schaltgcrät, das über einen Außenleiter mit 5
.einem Pol einer Spannungsquelle und nur über
einen v/eiteren Außenleiter mit einem Anschluß
eines Verbrauchers (dessen anderer Anscb- .£ an
dem anderen Po! der Spannungsquelle «wjeschlossen ist) verbindbar ist, bestehend aus einem io
von außen beeinflußbaren Oszillator, einem von
dem Oszillator, gegebenenfalls über eine Kippstufe, steuerbaren Thyristor (oder einem anderen
elektronischen Schalter) und einer Speiseschaltung zur Erzeugung der Hilfsspannung für den 15 . ."W./ ^: v'^v.^:-

Oszillator und gegebenenfalls die Kippstufe, bei . . —- — ; ;^;.

dem die Speiseschaltung für den Oszillator und . . ■ ' ; .-: .V v;"

gegebenenfalls die Kippstufe eine zwischen der

Kathode des Thyristors und dem Minuspol der Die Erfindung betrifft ein elektronisches, berüh-

zu schaltenden, gegebenenfalls pulsierenden so rungslos arbeitendes Schaltgerät, das über einen Gleichspannung liegende Zenerdiode (oder ein Außenleiter mit einem Pol einer Spannungsqueile anderes Halbleiterventil), einen relativ hochohmi- und nur über einen weiteren Außenleiter mit einem gen HilfsWiderstand, gegebenenfalls einen Anschluß eines Verbrauchers (dessen anderer An-Speicherkondensator und gegebenenfalls eine...', schlußan der anderen Pol der Spannungsquelle an-Koppeldiode aufweist, dadurch gekenn- 35 geschlossen ist) verbindbar Lt, bestehend aus einem zeichnet, OaQ dis Kathode (14) des Thyri- von außen beeinflußaren Oszillator, einem von dem stors (12) angesteuert ist, chrart, daß sie zum Oszillator, gegebenenfalls über eine Kippstufe, steu-Zünden des Thyristors (12) relativ niederohmig erbaren Thv-istor (oder einem anderen elektronimit dem Minuspol (13) der zu schaltenden sehen Schauer) und einer Speiseschaltung zur Erzeu-Gleichspannung verbindbar ist und daß zumin- 30 gung der Hilfsspannung für den Oszillator und gegedest zum Zünden des Thyristors (12) dessen Zünd- benenfalls die Kippstufe, bei dem die Speiseschaltung elektrode (23) ein nur geringfügig über dem Po- für den Oszillator eine zwischen der Kathode des tential des Minuspols (IS) der zu schaltenden Thyristors und dem Minuspol d-r zu schaltenden, Gleichspannung liegendes Potential aufweist. gegebenenfalls pulsierenden Gleichspannung liegende

35 Zenerdiode (oder ein anderes Halbleiferventil), einen relativ hochohmigen Hilfswiderstand, gegebenenfalls einen Speichrakondensator und gegebenenfalls eine migea.^&hodenwiderstand (23) und die Kollek- Koppeldiode aufweist. tor-Emh'tOi-Sirccke (23) eines Ansteuertransi- Elektronische Schaltgeräte der eingangs beschrie-

stors (2h) fön dem Minuspol (15) der zu schal- 40 benen Art, dis also kontaktlos ausgeführt sind und tenden Gleichspannung verbindbar ist. die an Stelle des Oszillators auch ein anderes, von

3. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1 außen beeinflußbares Ansprechglied, z.B. eine Ma- oder 2, dadurch gekennzeichnet, iaß die Zünd- gnetdiode, eine Feldplatte, einen Fotowiderstand, elektrode (2D) des Thyristors (12) über einen eine Fotodiode, einen Fototransistor usw. aufweisen Zündclektrodenwiderstand (21) an den Speicher- 45 können, werden in zunehmendem Maße an Stelle kondensator (18) angeschlossen ist. von elektrischen, mechanisch betätigten Schaltgerä-