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Schaltungsanordnung in Wechselstromkreisen zum Auslösen eines Signales
in Abhängigkeit vom Einschalten eines Verbrauchers Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung,
insbesondere in Wechselstromkreisen zum Auslösen eines Signales in Abhängigkeit
vom Einschalten von Verbrauchern mit einem im Stromkreis angeordneten Widerstand
und einem diesem zugeordneten, in r,v,-hängigkeit von dem an diesem auftretenden
Spannungsabfall den Signalstromkreis durchschaltenden Relais. Derartige Schaltungsanordnungen
werden in der Fernmeldetechnik, insbesondere bei Türsprechanlagen, benutzt, um das
Einschalten eines oder mehrerer Verbraucher anzuzeigen oder in Abhängigkeit vom
Einschalten eines Verbrauchers weitere Schaltvorgänge auszulösen.
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Bekannt ist es, in einen Stromkreis einen ohm'schen Widerstand einzufügen
und den beim FlieRen eines Stromes an diesem auftretenden Spannungsabfall zur Auslösung
eines Signales heranzuziehen. Als nachteilig erweist sich hierbei, daß der Ansprechbereich
solcher Anordnungen begrenzt ist und Schwierigkeiten sich dann ergeben, wenn zwei
Verbraucher stark differierender Stromaufnahme zu überwachen sind. Wenn der in den
Stromkreis eingefügte Widerstand so groß bemessen wird, daß beim Einschalten des
Verbrauchers geringer Stromaufnahme das den Einschaltvorgang anzeigende Signal sicher
ausgelöst wird, so wird ein Verbraucher großer Stromaufnahme einen entsprechend
gesteigerten Spannungsabfall bewirken, und der eingefügte Widerstand drosselt die
Stromaufnahme dieses Verbrauchers merklich.
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Die direkte Einschaltung elektromechanischer Relais üblicher Bauart
vermag diesen Nachteil nicht zu beheben: Ein Ansprechen des Relais erfolgt erst,
wenn der Anzugstrom desselben Uberschritten wird; eine wesentliche Verstärkung des
Stromes bedingt ein entsprechend proportionales Ansteigen des Spannungsabfalles,und
die Stromaufnahme von Verbrauchern geringer Impedanz wird durch das vorgeschaltete
Relais gedrosselt.
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Es ist auch bekannt, in den Stromkreis als Widerstand einen Stromtransformator
einzufügen. Die in seiner Sekundärwicklung induzierte Spannung ist von der primären
Stromaufnahme abhängig, und der primärseitige Spannungsabfall steigt sowohl mit
der Primärstromaufnahme als auch mit der sekundärseitig entnommenen Leistung. Bei
der praktischen Anwendung sowohl eines Stromtransformators als auch eines elektromagnetischen
Relais macht sich weiterhin störend bemerkbar, daß beide vom Gestehungspreis her
relativ aufwendige Bauteile darstellen.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Schaltungsanordnung der
oben bezeichneten Gattung zu entwickeln, bei der der zur Auslösung eines Signales
erforderliche Spannungsabfall bereits bei der Einschaltung von Verbrauchern geringer
Leistung erzielt wird und bei der Zuschaltung weiterer, insbesondere starker Verbraucher
nicht wesentlich weiter ansteigt.
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Gelöst wird diese Aufgabe, indem als Widerstand zwei antiparallel
geschaltete Halbleiter-Dioden vorgesehen sind, denen die Steuerstrecke eines Steuerelementes
parallel geschaltet ist, in dessen Arbeitsstromkreis ein Signalindikator vorgesehen
ist. Als Steuerelement haben sich Transistoren bewährt, Es lassen sich aber auch
Thyristoren zur Auslösung des Signales verwenden.
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In einer Anzahl von Fällen kann die Schaltung dadurch vereinfacht
werden, indem die Steuerstrecke des Steuerelementes als eine der Dioden wirkt und
durch nur eine zugeschaltete Diode zur Antiparallelschaltung ergänzt ist.
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Als wesentlich hat sich gezeigt, daß die Durchlaßspannung der der
Steuerstrecke parallel geschalteten Diode die an dieser benötigte Steuerspannung
überschreitet. Zweckmäßig wird der Steuerstrecke des Steuerelementes ein Vorwiderstand
vorgeordnet. Unterschreitet die Durchlaßspannung einer Diode die von der Steuerstrecke
benötigte Steuerspannung, so wird die der Steuerstrecke parallel geschaltete Diode
durch die Reihenschaltung mindestens zweier Dioden ersetzt. Eine Anpassung an hohe
Verbraucherströme läßt sich erreichen, indem antiparallel geschaltete Leistungsdioden
Verwendung finden.
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Im einzelnen ist die Erfindung anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:
Fig. 1 ein Teilschaltbild einer Türrufanlage, bei der je Ruf ein Signal ausgelöst
wird, Fig. 2 das Teilschaltbild einer Türruf- und Offneranlage, bei der je Schaltvorgang
ein Signal ausgelöst wird, Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Verwendung von Leistungsdioden
und Fig. 4 eine Schaltungsanordnung, die sowohl die Verwendung eines Thyristors
als Steuerelement veranschaulicht als auch zeigt, wie bei zu niedrigen Durchlaßspannungen
von Dioden zweckmäßig verfahren wird.
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Die in Fig. 1 schematisch und abgebrochen dargestellte Rufanlage weist
einen Transformator 1 auf, von dem eine den einzelnen Rufstellen wmeinsame Leitung
2 gespeist wird. Der zweite Pol der Sekundärwicklung des Transformators 1 führt
zu
Ruftasten 3, die jeweils über Wecker 4 mit der gemeinsamen Leitung 2 verbunden sind.
In die Zuleitung zu den Ruftasten 3 ist eine Diode 5 angeordnet, die antiparallel
von der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors 6 überbrückt ist. Der Kollektor
des Transistors ist über einen Lastwiderstand 7, an dem das zu erzeugende Signal
entsteht, mit der gemeinsamen Leitung 2 verbunden.
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Beim Betätigen der Ruftaste 3 wird der Stromkreis des als Verbraucher
vorgesehenen Weckers 4 geschlossen. Die jeweilige Minus-Halbwelle fließt hierbei
über die Diode 5, während die Plus-Halbwellen über die Steuerstrecke des Transistors
6, dessen Basis-Emitter-Strecke, fließen. Damit wird der Transistor 6 leitend, und
das am Lastwiderstand 7 anstehende Wechselstromsignal kann abgegriffen und, hier
nicht dargestellt, für Steuerzwecke verwendet werden.
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Als vorteilhaft stellt sich hierbei heraus, daß der an der Diode 5
sowie an der Steuerstrecke des Transistors 6 entstehende Spannungsabfall praktisch
konstant und vom Verbraucherstrom unabhängig ist: Für beide, das heißt auch, für
beide Halbwellen, wird nur ein Spannungsabfall bewirkt, welcher der Schwellenspannung
der Diode bzw. der als Diode wirkenden Steuerstrecke entspricht. Es wird davon Gebrauch
gemacht, daß Ventile, insbesondere Halbleiterventile, schon bei geringem Durchlaßstrom
einen Spannungsabfall in Höhe jener Schwellenspannung aufweisen, der auch mit wesentlicher
Steigerung des Durchlaßstromes nur unwesentlich über die Schwellspannung steigt.
Das bedeutet, daß bereits bei der Betätigung des Weckers 4 oder auch eines Verbrauchers
wesentlich geringerer Stromaufnahme bereits ein Signal sicher und zuverlässig erzeugt
wird, der an der Antiparallelschaltung der Steuerstrecke und der Diode auftretende
Spannungsabfall aber auch bei weit stärkeren Strömen nur unwesentlich ansteigt.
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Eine andere Anwendung ist anhand der Fig. 2 erläutert. Die Diode 8
ist hier in der den Stationen, beispielsweise Türstationen, gemeinsamen Leitung
9 angeordnet, und in den einzelnen Stationen kann jeweils ein Wecker lo betrieben
oder mittels einer öffnertaste 11 über eine zweite gemeinsame Leitung 12 der Türöffner
13 eingeschaltet werden. Antiparallel zur Diode 8 ist die Steuerstrecke, nämlich
die Basis-Emitter-Strecke des PNP-Transistors 14, vorgesehen, in dessen Kollektorleitung
zur Ableitung von Signalen die Wicklung 15 eines Relais vorgesehen ist. Wird die
dem Wecker 1o vorgeordnete Ruftaste betätigt, so wird diese über die Antiparallelschaltung
gespeist, und der Transistor 14 wird leitend und betätigt das ihm nachgeordnete
Relais. Auch wenn, während die Ruftaste noch oder wieder betätigt wird, gleichzeitig
zusätzlich die öffnertaste 11 gedrückt wird und damit sowohl der Wecker lo als auch
der Türöffner 13 eingeschaltet sind und damit die Antiparallelschaltung durch beider
Strom beaufschlagt wird, steigt der an ihr auftretende Spannungsabfall nur unwesentlich.
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Damit sind der Türöffner und die Wecker der Stationen weitgehend voneinander
entkoppelt, und die vom Transformator abgebene Sekundärspannung wird nur geringfügig
und konstant um die Schwellenspannung der Diode bzw. der Steuerstrecke des Transistors
verringert. Wird, wie es in Fign. 1 und 2 dargestellt ist, die Steuerstrecke eines
Transistors gleichzeitig als eine der antiparallel geschalteten Dioden genutzt,
so ist die Belastbarkeit der Schaltungsanordnung durch die der Diode sowie der Steuerstrecke
des Transistors bestimmt.
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Sollen hohe Belastbarkeiten erzielt werden,- so ist es nicht erforderlich,
einen Transistor wesentlich höherer Leistung einzusetzen,, als-dies durch die Bewirkung
des Signales bedingt ist.Gemäß des auszugsweise wiedergegebenen Schaltbildes der
Fig. 3 ist die Antiparallelschaltung durch Leistungsdioden 16 und 17 gebildet, denen
die Steuerstrecke des Transistors 18 parallel geschaltet ist. Um die Basis-Emitterstrecke
dieses
Transistors vor unzulässiger Stromaufnahme zu schützen, ist
der Basis ein deren Strom begrenzender Vorwiderstand 19 vorgeordnet. Selbst bei
Transistoren geringer Leistung lassen sich im eigentlichen Stromkreis hohe Ströme
verarbeiten, da es nur erforderlich ist, die Leistungsdioden 16 und 17 dem im Arbeitsstromkreis
fließenden Strom anzupassen. Wesentlich ist hierbei nur, daß die Durchlaßspannung
der Diode 17 so hoch ist, daß sie ausreicht, den Transistor 18 zu öffnen, so daß
dieser seinen Lastwiderstand 20 beaufschlagt und das vorgesehene Signal bewirkt.
Reicht allerdings die Durchlaßspannung der Dioden nicht aus, so wird zweckmäßig
auf die in Fig. 4 gezeigte Variante zurückgegriffen: Eine der beiden Dioden, Leistungsdiode
21, wird nur, wie bisher gezeigt, durch eine einzige Diode dargestellt. Ihre Aufgabe
ist es nur, der für die Steuerung des Steuerelementes nicht genutzten Halbwelle
Durchlaß zu gewähren. Die antiparallel geschaltete Diode jedoch ist durch zwei in
Serie geschaltete Dioden 22 verwirklicht: Die Schwellenspannungen bzw. die über
diesen liegenden Durchlaßspannungen summieren sich, so daß durch die Verwendung
von zwei in Serie geschalteten Dioden auch die doppelte Durchlaßspannung erhalten
wird. Im Bedarfsfalle läßt sich, wenn höhere Durchlaßspannungen gewünscht werden,
diese durch Anordnung weiterer in Serie geschalteter Dioden erreicht. Auch hier
erweist es sich als vorteilhaft, daß die Durchlaßspannung zwar die Schwellspannung
überschreitet, aber einen sehr geringen inneren Widerstand aufweist. -Fig. 4 zeigt
gleichzeitig, daß als Steuerelement nicht nur Transistoren verwendbar sind: hier
ist ein Thyristor 23 gezeigt, der auf einen nicht näher bezeichneten Lastwiderstand
25 arbeitet. Auch hier wird der Strom der Steuerstrecke durch einen Vorwiderstand
24 begrenzt.
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Die Erfindung zeigt einen Weg, mit wenigen Bauteilen geringen Aufwandes
eine Schaltungsanordnung zu erstellen, die in Anhängigkeit von der Belastung von
Wechselstromkreisen Signale
auszulösen vermögen, ohne große Spannungsabfälle
in diesen zu bedingen. Als besonders vorteilhaft hat sich gezeigt, daß der geringe
Spannungsabfall bereits bei sehr geringen Belastungen, d.h., nach der Zuschaltung
von Verbrauchern hoher Impedanz, auftritt und als nahezu konstant gelten kann, da
er auch bei starkem Anwachsen des Verbraucherstromes nur unwesentlich ansteigt.