DE2421558A1

DE2421558A1 - Relaisschaltung, insbesondere fuer fernmeldeanlagen

Info

Publication number: DE2421558A1
Application number: DE19742421558
Authority: DE
Inventors: Gerhard Holl; Rainer R Dipl Ing Mueller
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1974-05-03
Filing date: 1974-05-03
Publication date: 1975-11-13
Also published as: FR2269787B3; FR2269787A1

Description

STANDARD ELEKTRIK LORENZ AG-Stuttgart

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Relaisschaltung, insbesondere für Fernmeldeanlagen

Die Erfindung betrifft eine Relaisschaltung, bei der ein Schaltglied über einen optoelektronischen Koppler angesteuert wird, insbesondere für Fernmeldeanlagen.

Durch die DT-AS 1 762 46l ist eine elektronische Schaltvorrichtung bekannt, bei der als Schaltstrecke ein Transistor benutzt wird, welcher durch ein lichtabgebendes Element gesteuert wird. Im Basis-Kollektor-Kreis dieses Transistors liegt ein lichtempfindliches Element, das durch ein zweites lichtabgebendes Element beeinflußt werden kann. Beim Abschalten des ersten lichtabgebenden Elementes wird kurzzeitig das zweite lichtabgebende Element eingeschaltet, damit sich die Transistorkapazität entladen kann. Damit kann ein schnelleres Abschalten des Transistors erreicht werden.

Die DOS 21 21 122 hat ein elektronisches Telegrafenrelais aus zwei eingangsseitig parallelgeschalten Zweigen mit optoelektronischen Kopplern für jeweils eine der Eingangsspannungspolarität zum Gegenstand. In jedem Zweig sind dem entsprechenden optoelektronischen Koppler ein Operationsverstärker, ein Schaltverstärker und ein Transistorschalter nachgeschaltet. Die Operationsverstärker arbeiten infolge positiver Rückkopplung digital. Alle Verstärker werden durch eine besondere Spannungsquelle gespeist. Mit diesem elektronischen Relais kann auch der stromlose Zustand

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des Eingangsstromkreises übertragen werden.

In der DOS 21 37 660 ist ein kontaktloser elektronischer Kraftschalter mit optoelektronischer Potentialtrennung beschrieben. Dieser Schalter besteht aus einem optoelektronischen Koppler, einer nachgeschalteten Triggerschaltung und einem nachgeschalteten Thyristor; er ist insbesondere zum Schalten großer Wechselströme vorgesehen.

Ferner ist aus der DOS 22 ~$6 425 ein elektronisches Fernmelderelais mit einem elektrooptischen Koppler bekannt, dem ein Verstärker und ein Transistorschalter nachgeschaltet sind. Für die elektroluminiszierende Diode des optoelektronischen Kopplers ist eine Schutzschaltung vorgesehen, die aus einer Paralleldiode für die eine Eingangsspannungspolarität und einem Transistor-Strombegrenzer in Form eines Parallelreglers für die andere Polarität besteht, bei der die elektroluminiszierende Diode leitend ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Relaisschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, die wartungsfrei ist und ausgangsseitig mit hohen Strömen und Spannungen belastet und somit insbesondere an Stelle des bekannten Telegrafenrelais eingesetzt werden kann. Dies wird gemäß" der Erfindung dadurch erreicht, daß das Schaltglied ein mit quecksilberberEbzten Kontakten versehenes Relais ist.

Um mit einer geringen Steuerspannung für die Relaisschaltung auskommen zu können, wird gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, in den Ansprechstrom

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kreis des Relais einen Transistor mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke einzufügen und das lichtempfangende Element des optoelektronischen Koppler der Basis dieses Transistors vorzuschalten.

Bei der Relaisschaltung gemäß der Erfindung soll in einfacher Weise auch ermöglicht werden, eine Schaltfunktion des Kontaktes zu vermeiden, wenn vorzeitige Einbrüche der Steuereingangsspannung erfolgen. Dies wird gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß als lichtempfaigandes Element einjFototransistor verwendet ist und daß zwischen Kollektor und Basis des Fototransistors ein Kondensator angeordnet ist.

In bestimmten Fällen ist es erwünscht, die Relaisschaltung zeitweilig unempfindlich zu machen, beispielsweise gegen große Störspannungen.. Zu diesem Zweck wird gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, zur Basis-Emitter-Strecke des Fototransistors einen die Kollektor-Emitter-Strecke eines weiteren Transistors enthaltenden Stromzweig im Nebenschluß zu legen und den weiteren Transistor durch eine dem gewünschten "Kopplungsverhalten des optoelektronischen Kopplers entsprechende Spannung zu steuern.

Ein derartiger besonderer Anwendungsfall liegt vor, wenn die Relaisschaltung als Ersatz für das Telegrafenrelais dienern soll, welches Telegrafiezeichen über eine Fernmeldeleitung empfängt, während der durch eine andere Einrichtung vorgenommenen WiederausSendung dieser Telegrafiezeichen von der Fernmeldeleitung getrennt ist und nach seiner Wiederanschaltung noch für eine das Ausschwingen der Fernmeldeleitung überdauernde Zeit aufgrund der Beeinflussung

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durehteine mit einem Sendekontakt über ein Zeitglied an das Telegrafenrelais angelegte Hilfspannung gesperrt ist, wobei das Zeitglied ein RC-Glied und einen dem Kondensator des RC-Gliedes parallel geschalteten Entladewiderstand aufweist. Derartige Telegrafenrelais arbeiten in bekannter Weise mit einer sogenannten Bremswicklung. Pur die Relaisschaltung wird in diesem Anwendungsfall gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, die am Entladewiderstand abfallende oder die an einem Teil dieses Widerstandes abgegriffene Spannung dem weiteren Transistor als Steuerspannung zuzuführen.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist dem lichtabgebenden Element des optoelektronischen Kopplers ein Strombegrenzer vorgeschaltet. Hierdurch werden definiertere Verhältnisse für das Kopplungsverhalten des optoelektronischen Kopplers geschaffen. Um die Relaisschaltung unabhängig von der Polarität der angelegten Speisespannung zu machen, wird ferner vorgeschlagen, den Ansprechstromkreis des Relais über einen Gta^tz-Gleiehrichter zu betreiben.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Relaisschaltung mit einem optoelektronischen Koppler in Grundausführungj

Fig. 2 eine erste erweiterte Relaisschaltung für den Ersatz des Telegrafenrelais;

Fig. 3 eine zweite erweiterte Relaisschaltung für den Ersatz des Telegrafenrelais.

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Die Relaisschaltung in Fig. 1 setzt sich aus einem optoelektronischen Koppler OK, einem npn-Transistor Tl, einem mit einem quecksilberbenetzten Umschaliäcontakt versehenen Relais Q, einem Graetz-Gleichrichter D1-D4, einer Diode D5 und einem Schutzwiderstand Rl zusammen. Das lichtabgebende Element S des optoelektronischen Kopplers OK ist an Steuereingänge SEI, SE2 angeschlossen. In den Ansprechstromkreis des Relais Q, sind der Schutzwiderstand Rl und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Tl in Reihe eingefügt. Das lichtempfangende Element E des optoelektronischen Kopplers OK liegt zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors Tl. Der .Ansprechstromkreis des Relais Q wird über denGraetz-Gleichrichter Dl-D4 betrieben. An die Speisespannungsanschlußklemmen der Relaisschaltung können Potentiale 0, -U in beliebiger Weise angeschlossen werden. Das Relais Q weist vorzugsweise eine in lotrechter Lage zu verwendende Glasampulle auf, in der ein Ankerkontakt in Form einer Blattfeder eingeschmolzen ist und die an ihrem oberen Ende 2 Kontaktstifte und am unteren Ende eine Quecksilberteilfüllung aufweist.

Im Ruhezustand.der Relaisschaltung sind das liehtempfangende Element E und damit der Transistor Tl gesperrt. Das Relais Q befindet sich daher in der gezeigten Ruhestellung. In dieser Ruhestellung wird das Potential 0 über die Ruheseite des Umschaltkontakts q an den Lastausgang Ll abgegeben. Wird nun eine Steuereingangsspannung an die Steuereingänge SEI, SE2 angelegt, so leuchtet das lichtabgebende Element S. Dadurch wird in der Basis des liehtempfangenden Elements E eine Ladung erzeugt, die dieses Element leitend macht. Dadurch wird auch der Transistor Tl" in den-

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leitenden Zustand versetzt, so daß das Relais Q anspricht. Das Potential 0 wird daher über die Arbeitsorte des Umschaltkontakts q an den Lastanschluß L2 abgegeben-. Die Umschaltfunktion ist damit erreicht. Verschwindet die Steuereingangsspannung an den Steuereingängen SEI, SE2, so fällt das Relais wieder ab. Dabei verhindert die Diode D5 das Entstehen hoher induktiver Spannungsspitzen, so daß das lichtempfangende Element E und der Transistor Tl geschützt sind.

In der Relaisschaltung gemäß der Fig. 2 sind die gleichen Teile wie in Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Steuerschaltung für das Relais Q umfaßt jedoch noch zusätzliche Teilschaltungen. Als lichtempfangendes Element E wird ein Fototransistor verwendet. Der Basisanschluß dieses FototrarsLstors ist herausgeführt und über einen Kondensator Cl mit dem Kollektor des Fototransistors verbunden. Dieser Kondensator soll vermeiden, daß bei Einbrüchen des Ansteuerimpulses für^elaisschaltung Umsehaltvorgänge des Relais Q erfolgen.Eine weitere Teilschaltung, die auch als elektrische Brernas bezeichnet werden kann, umfaßt eine Reihenschalting aus einer zweiten Wicklung II des Relais Q und einem Ladewiderstand W/ wobei diese Reihenschaltung an Anschlüsse QA, OA angeschlossen ist und der gemeinsame Verbindungspunkt der Relaiswicklung Q II und des Widerstandes W mit einem Anschluß UC verbunden ist. Der Anschluß OA ist über einen Sendekontakt SK mit einem Nullpotential führenden Anschluß 0 verbunden, während der Anschluß QA mit einem negatives Potential führenden Anschluß -U verbunden ist, der auch über einen Kondensator C mit dem Anschluß UC verbunden ist.

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Ferner ist der Ruheseite und der Arbeitsseite des Umschaltkontaktes q jeweils ein Funkenlöschglied C2, R3 bzw. C3, R4 parallelgeschaltet.

Ferner ist dem lichtabgebenden Element S des optoelektronischen Kopplers OK noch ein Strombegrenzer vorgeschaltet, der aus Widerständen R5, R6 und einem Transistor T2 be-

und

steht. Zwischen dem Steuereingang SElVäem lichtabgebenden Element liegen, ausgehend vom Steuereingang SEI, der Widerstand R5 und der Widerstand R6 in Reihe. An dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände ist der Emitter des Transistors T2 angeschlossen,während die Basis mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Widerstandes R6 und dem lichtabgebenden Element S verbunden ist. Der Kollektor dieses Transistors ist mit dem Steuereingang SE 2 verbunden.

Abweichend von Fig. 1 wird die Kollektorspannung für den Fototransistor E mittels eines Widerstandes R2 und einer Zenerdiode Z gewonnen.

Die beschriebene Relaisschaltung in Fig. 2 ist für den Ersatz des Telegrafenrelais vorgesehen, welches Telegrafiezeichen über eine Fernmeldeleitung empfängt, während der durch eine andere Einrichtung vorgenommenen Wiederaussendung dieser Telegrafiezeichen von der Fernmeldeleitung getrennt ist und nach seiner Wiederanschaltung noch für eine das Ausschwingen der Fernmeldeleitung überdauernde Zeit aufgrund der Beeinflussung durch eine mit dem Sendekontakt SK über das Zeitglied C, W an das Telegrafenrelais angelegte Spannung U gesperrt ist. Wird ein Telegrafiezeichen, das durch Vollweg-Gleichrichtimg eines getasteten Wechselstromes gebildet sein kann, an den Steuereingängen SEI, SE2, empfangen, so werden damit der Fototransistor E und der

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Transistor Tl leitend gesteuert. Demzufolge spricht das Relais Q an. Der Kondensator Cl verhindert, daß während der Nullstellen des "gleichgerichteten Wechselstromes ein Abfall des Relais Q erfolgt.

Während des Sendebetriebes, d.h. während.der Aussendung von Telegrafiezeiehen vom Ort des elektronischen Relais, wird der Sendekontakt SK geschlossen. Der Kondensator C lädt sich über den Widerstand W auf, und das Relais Q erhält über seine zweite Wicklung II Gegenerregung. Wird wieder auf den Empfangsbetrieb zurückgeschaltet, so öffnet damit gleichzeitig der Sendekontakt SK.

Solange die AusSchwingvorgänge der Fernmeldeleitung dauern, an die die Relaisschaltung mit ihren Steuereingängen SEI, SE2 angeschlossen ist , wird das Relais Q für den Empfang gesperrt. Dies geschieht dadurch, daß der Kondensator C sich über die Wicklung II des Relais Q entlädt und dies Relais hierdurch gegenerregt.

Die Relaisschaltung in Fig. 2 ist in Fig. 3 insoweit abgewandelt, als nicht eine mit einer zweiten Relaiswicklung arbeitende elektrische Bremse, sondern eine elektronische Bremse verwendet wird. Die elektronische Bremse umfaßt einen weiteren Transistor T3, einen hochohmigen Widerstand R7 und ein Potentiometer P. Dabei ist der Kollektor des Transistors T3 mit der Basis des Fototransistors E verbunden, während der Emitter des Transistors T3 über den Widerstand R7 mit dem Emitter Tl verbunden ist. Die Basis des Transistors T3 ist an den Abgriff des Potentiometers P angeschlossen, welches zwischen dem Emitter des

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Transistors Tl und einem Anschluß UC angeordnet ist.

Die Wirkungsweise der elektronischen Bremse ist folgende: Während des Empfangsbetriebes, d.h. während des Empfangs von Telegrafiezeichen, ist der Sendekontakt SK offen; der Kondensator C ist somit nicht geladen, und der Transistor Tj5 ist gesperrt. Während des Sendebetriebes, d.h. während der Aussendung von Telegrafie si. chen vom Ort des elektronischen Relais, wird der Sendekontakt SK geschlossen. Der Kondensator C lädt sich auf, so daß an der Basis des Tran-' sistors Tj5 eine positive Spannung auftritt. Diese Spannung ruft einen kleinen Basisstrom hervor, dessen Größe praktisch durch den Wert des Widerstandes R7 bestimmt wird. Am Kollektor des Transistors T3 und damit an der Basis des Fototransistors E kann nun ein bestimmter Strom fließen, dessen Größe mit dem Potentiometer P eingestellt werden kann. Werden nun durch das lichtabgebende Element S Ladungen auf der Basis des Fototransistors E erzeugt, dann wird ein im Kollektrostrom des Transistors entsprechender Anteil abgeleitet und dadurch praktisch die Empfindlichkeit des optoelektronischen Kopplers OK gesteuert. Wird,-der abgeleitete Strom genügend groß gemacht, dann geht der Kopplungsfaktor gegen Null.

Wird wieder auf den Empfangsbetrieb zurückgeschaltet, so öffnet damit gleichzeitig der Sendekontakt SK. Die Ausschwingvorgänge der Fernmeldeleitung erfolgen nach einer Exponentialfunktion. Die Zunahme der Empfindlichkeit des optoelektronischen Kopplers OK soll dieser Exponentialfunktion entsprechen. Dies geschieht dadurch, daß der Kondensator C sich über das Potentiometer P entlädt. Damit nimmt aber der durch den Transistor T3 abgeleitete Strom nach einer solchen Funktion ab. Ist der Kopplungs-

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faktor des optoelektronischen Kopplers OK wieder genügend groß, dann kann bei entsprechendem Ansteuerstrom der beschriebene Umschaltvorgang wieder erfolgen.

Da der abzuleitende Strom auch vom Strom durch das lichtabgebende Element S abhängt, ist es vorteilhaft, mit einem möglichst konstantem Strom durch das lichtabgebende Element S zu arbeiten. Der beschriebene Strombegrenzer, der nach dem Prinzip eines Parallelreglers arbeitet, ist für diesen Zweck vorgesehen.

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Claims

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Ansprüche

Relaisschaltung, bei der ein Schaltglied über einen optoelektronischen Koppler angesteuert wird, insbesondere für Fernmeldeanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied/eiamit quecksilberbenetzten Kontakten (q) versehenes Relais·(Q) ist.
2. Relaisschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ansprechstromkreis des Relais (Q) ein Transistor (Tl) mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke eingefügt ist und daß das lichtempfangende Element(E) des optoelektronischen Kopplers (OK) der Basis dieses Transistors vorgeschaltet ist.
3. Relaisschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als liehtempfangendes Element ein Fototransistor (E) verwendet ist und daß zwischen dem Kollektor und der Basis des Fototransistors ein Kondensator (Cl) angeordnet ist.·
4. Relaisschaltung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß zur Basis-Emitter-Strecke des Fototransistors (E) ein die Kollektor-Emitter-Strecke eines weiteren Transistors (T3) enthaltenderStromzweig im Nebenschluß liegt und daß der weitere Transistor durch eine dem gewünschten Kopplungsverhalten des optoelektronischen Kopplers entsprechende Spannung gesteuert ist.

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5. Relaisschaltung nach Anspruch 4 als Ersatz für das Telegrafenrelais, welches Telegrafiezeichen für eine Fernmeldeleitung empfängt, während der durch eine andere Einrichtung vorgenommenen Wiederaussendung dieser Telegrafiezeichen von der Fernmeldeleitung getrennt ist "und nach seiner Wiederanschaltung noch für eine das Ausschwingen der Fernmeldeleitung überdauernde Zeit aufgrund der Beeinflus-

• sung durch eine mit einem Sendekontakt über ein Zeitglied an das Telegrafenrelais angelegte Hilfspannung gesperrt ist,'wobei das Zeitglied ein RC-Glied und einen dem Kondensator des RC-Gliedes parallelgeschalteten Entladewiderstand aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die am Entladewiderstand (P) abfallende oder die an einem Teil dieses Widerstandes abgegriffene Spannung dem weiteren Transistor (T^) als Steuerspannung zugeführt ist.
6. Relaisschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß dem lichtabgebenden Element (S) des optoelektronischen Kopplers ein Strombegrenzer (R5, Ro, T2) vorgeschaltet ist.
7. Relaisschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansprechstromkreis des Relais über einen Graetz-Gleichrichter (D1-D4) betrieben wird.

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