DE2446454C2 - Zweipoliges, berührungslos wirkendes Schaltgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein zweipoliges, berührungslos wirkendes Schaltgerät mit einem Oszillator, einer Speiseschaltung für den Oszillator und gegebenenfalls einer dem Oszillator nachgeschalteten Kippstufe, mit einer Zündeinrichtung für einen über eine Gleichrichterbrükke an einen zu schaltenden Wechselstromkreis angeschlossenen elektronischen Schalter, wie Thyristor oder Triac.

Die Schaltgeräte der oben näher gekennzeichneten Art benötigen also eine Hilfsspannung für den Oszillator, für die Kippstufe und für die Zündeinrichtung. Die Ausbildung einer entsprechenden Speiseschaltung bereitet deshalb Schwierigkeiten, weil insgesamt nur zwei Anschlußleitungen zur Verfügung stehen, von denen eine zum Schaltgerät von der Wechselspannungsquelle über die Last und die andere zum Schaltgerät direkt führt.
Bei einer bekannten Ausführungsform eines elektronischen Schaltgerätes (DE-AS 12 86 099) für einen Wechselstromkreis dient als elektronischer Schalter ein Thyristor, der durch einen von außen beeinflußbaren Oszillator angesteuert wird und über eine Gleichrichterbrücke an den zu schaltenden Wechselstromkreis angeschlossen ist. Der Oszillator wird über einen Siebkondensator ständig mit einer geglätteten Gleichspannung gespeist. Dia Speiseschaltung für den Oszillator besteht aus der Reihenschaltung eines hochohmigen Hilfswiderstandes und einer Zenerdiode, wobei diese Reihenschaltung der Schaltstrecke des Thyristors parallel geschaltet ist. Bei gesperrtem Thyristor wird die benötigte Speisespannung an der Zenerdiode abgenommen. Um auch bei durchgeschaltetem Thyristor die notwendige Speisespannung für den Oszillator erzeugen zu können, ist ein in Reihe mit der Last liegender Stromwandler vorgesehen, der einen Teil des durch die Last fließenden Stromes abzweigt und gleichgerichtet an der Zenerdiode als Hilfsspannung für den Oszillator abgegriffen werden kann.

Der Zündkreis des Thyristors besteht aus einem in Reihe mit dem Oszillator liegenden Steuerwiderstand, wobei zwischen dem Oszillator und dem Steuerwiderstand die Steuerelektrode des Thyristors angeschlossen ist.

Bei der Entdämpfung des Oszillators wird dieser niederohmig, was dazu führt, daß am Steuerwiderstand eine Spannung abfällt, dessen Strom den Thyristor zündet. Wenn der Oszillator gedämpft, d. h. hochohmig wird, fällt keine Spannung am Steuerwiderstand ab, so

b^r> daß der Thyristor gesperrt ist.

Die Funktion dieses bekannten Schaltgerätes ist stark abhängig von der Größe der Betriebsspannung, z. B. der Netzspannung, weil die durch den Transformator bei

durchgeschaltetem Thyristor erzeugte Hilfsspannung sowie der Speisestrom bzw. Zündstrom für den Oszillator und den Thyristor mit sinkender Betriebsspannung (Spannung der Spannungsquelle) abnehmen.

Das bekannte elektronische Schaltgerät ist in seiner Speise- und Zündschaltung so aufgebaut, daß z. B. bei einer Spannungsquelle von 220 Volt die mit dem Transformator abgezweigte Hilfsspannung bei duichgescnaltetem Thyristor ausreicht, um den Oszillator zu speisen und den Thyristor zu zünden. Es sinkt jedoch bei einer Spannungsquelle von z. B. 20 V die Hilfsspannung wegen des konstanten Übersetzungsverhältnisses des Transformators so stark ab, daß der Oszillator aufhört zu schwingen, also das Schaltgerät außer Funktion ist.

Bei einer angenommenen Spannungsquelle von 220 V ist andererseits bei gesperrtem Thyristor der Stromabfall an der Reihenschaltung von HilfsWiderstand und Zenerdiode ausreichend groß, um sowohl den Oszillator funktionsfähig zu halten als auch den erforderlichen Zündstrom für den Thyristor abzuleiten. Es wird andererseits der Strom an der Reihenschaltung von Hilfswiderstand und Zenerdiode bei einer angenommenen Spannungsquelle von 20 V so gering, daß weder der Oszillator gespeist noch der Zündstrom für den Thyristor ausreichen wird, um das Schaltgerät funktionsfähig zu halten.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Schaltgerätes besteht darin, daß die Verlustleistung der Reihenschaltung aus Hilfswiderstand und Zenerdiode bei gesperrtem Thyristor um so größer wird, je größer die Spannung der Spannungsquelle ist.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß Strom und Spannung der Speise- und Zündschaltung einerseits wegen des verwendeten Transformators und andererseits wegen der verwendeten Reihenschaltung aus Hilfswiderstand und Zenerdiode direkt abhängig sind von der Höhe der Spannungsquelle und die Verlustleistung in der Reihenschaltung aus Hilfswiderstand und Zenerdiode mit der Höhe der Spannungsquelle zunimmt.

Das bekannte Schaltgerät ist hinsichtlich der Speiseschaltung für die Hilfsspannung und der Zündschaltung für den Thyristor nur für einen relativ kleinen Spannungsbereich, also dem Bereich zwischen der kleinsten zulässigen Betriebsspannung und der größten zulässigen Betriebsspannung bei relativ großer Verlustleistung verwendbar.

Bei einem anderen bekannten Schaltgerät (DE-AS 19 51 137) wird unter Verzicht eines Transformators eine in einem größeren Bereich vom Laststrom und der Höhe der Spannung der Spannungsquelle unabhängige Hilfsspannung für den Oszillator dadurch erzeugt, daß der Hilfswiderstand und die Schaltstrecke des elektronischen Schalters parallel geschaltet sind und die Paraüelschaltung aus dem Hilfswiderstand und der Schaltstrekke des elektronischen Schalters mit der Zenerdiode in Reihe geschaltet sind. Bei diesem Schaltgerät wird unabhängig, ob der elektronische Schalter leitend ist oder nicht, immer ein Strom über die Zenerdiode geführt. Bei leitendem elektronischem Schalter fließt der Schalterstrom und bei gesperrtem elektronischem Schalter der Strom durch den Hilfswiderstand durch die Parallelschaltung aus Zenerdiode und Oszillator. Die Hilfsspannung für den Oszillator fällt also an der Zenerdiode in Form der Zenerspannung ab.

Die Zündschaltung für den Thyristor wird bei dem bekannten Schaltgerät durch einen dem Oszillator über Glättungs- und Siebglieder nachgeschalteten Transistor gebildet, dessen Basis von der gleichgerichteten Oszillatorspannung angesteuert wird. Der Kollektor ist über den Kollektorwiderstand und der Gleichrichterbrücke an die Spannungsquelle angeschlossen.

Be' ungedämpftem Oszillator ist der Transistor durchgeschaltet, und der Strom über den Kollektorwiderstand fließt auf Masse ab. ist der Oszillator gedämpft, sperrt der Transistor, und der über den Kollekrorwiderstand fließende Strom zündet den Thyristor.

Der Zündstrom für den Thyristor wird also nicht, wie bei dem vorstehend beschriebenen Schaltgerät, von der Hilfsspannung abgeleitet, sondern über den Kollektorwiderstand direkt von der Spannungsquelie.

Mit dieser Zündschaltung wird jedoch keine Verbesserung der Thyristorzündung bei stark schwankenden bzw. verschieden großen Betriebsspannungen erreicht. Nach wie vor nimmt der Zündstrom bei kleiner werdenden Betriebsspannungen ab, bis schließlich der Strom über den Kollektorwiderstand nicht mehr ausreicht, um den Thyristor durchzuschalten.

Das trifft sinngemäß auch für die verwendete Speiseschaltung für die Hilfsspannung zu, da der Hilfswiderstand als Festwiderstand bei immer kleiner werdenden Spannungen an der Spannungsquelle immer weniger Speisestrom für den Oszillator liefert, bis schließlich die Funktionsfähigkeit des Schaltgerätes nicht mehr gewährleistet ist.

Außerdem ist der Lastbereich des Schaltgerätes begrenzt durch die erhebliche Verlustleistung in der Speiseschaltung bei leitendem elektronischem Schalter und Zenerdiode.

Hilfswiderstand und Zenerdiode in der Speiseschaltung und Zündung des Thyristors über den Kollektorwiderstand gewährleisten einerseits wegen der hohen Verlustleistung und andererseits wegen der unzulänglichen Speisung und Zündung von Oszillator und Thyristor nur einen kleinen Spannungsbereich.

Es wird jedoch für derartige Schaltgeräte ein großer Spannungsbereich angestrebt, so daß starke Schwankungen der Netzspannung die Funktionssicherheit nicht gefährden und das gerade zur Verfügung stehende Schaltgerät praktisch an jede gerade zur Verfügung stehende Versorgungsspannung angeschlossen werden kann, die z. B. zwischen 24 und 220 Volt liegt.

Durch die Patentanmeldung P 21 27 956.1-31, Zusatz zu DE-AS 19 51 137, ist eine Speiseschaltung für den Oszillator bekanntgeworden, bei der der Spannungsund Leistungsverlust durch die Zenerdiode dadurch vermindert wird, daß in Reihe mit dem Hilfswiderstand ein Thyristor geschaltet ist, und die Steuerelektrode des Thyristors über eine Zenerdiode an die Anode des Thyristors angeschlossen ist. Dem Thyristor ist die Reihenschaltung einer Diode und eines Kondensators parallel geschaltet. Der Kondensator wird über den Hilfswiderstand als Festwiderstand so lange aufgeladen, bis der Thyristor über die Zenerdiode gezündet hat. Die in dem Kondensator gespeicherte Spannung steht als Hilfsspannung für den Oszillator zur Verfügung. Tatsächlich wird die Verlustleistung in der »Leitendphase« des Thyristors bis auf die Thyristorverlustleistung herabgesetzt. In der »Sperrphase« des Thyristors geht jedoch die Verlustleistung des HilfsWiderstandes voll in die Verlustleistung-Gesamtbilanz des Schaltgerätes ein. Die Verlustleistung im Hilfswiderstand ist um so größer, je höher die Spannung der Spannungsquelle ist.

Im übrigen treten die bei den vorstehend beschriebenen Schaltgeräten aufgezeigten Mangel hinsichtlich Speisung und Zündung von Oszillator und Thyristor auf. Bei einer bekannten Schaltvorrichtung (DE-AS

19 24 279) erfolgt das Durchschalten des elektronischen Schalters nicht im Nulldurchgang der Speisespannung, sondern bei einem Phasenwinkel größer Null, wobei die am elektronischen Schalter während seiner »Leitendphase« anstehenden Spannungsanschnittszipfel über ein RC-GWed und einer Gleichrichteranordnung einem Siebkondensator zugeführt weriden, von dem der Oszillator gespeist wird. Durch diese Maßnahme sind auch während der »Leitendphase« des elektronischen Schalters kurze Zeitspannen vorhanden, in denen der elektronische Schalter noch gesperrt bleibt und am elektronischen Schalter ein gewisser Betrag der Spannung der Spannungsquelle ansteht. Für die restliche Halbwelle, in der der elektronische Schalter leitend ist, liefert dann der Siebkondensator die Hilfsspannung für den Oszillator.

Die Zündung des Thyristors erfolgt durch eine über einen Transistor freigegebene Triggerschaltung. Die Basis des Transistors wird wie bei dem vorgehenden Ausführungsbeispiel durch den Oszillator angesteuert, wobei der Stromabfall durch Dämpfung des Oszillators eine Verringerung des Spannungsabfalls an einem zwischen Basis und Emitter geschalteten Widerstandes bewirkt und den Transistor sperrt.

Der gesperrte Transistor gibt die an der Gleichrichterbrücke anstehende Netzspannung an die Triggerschaltung frei. Diese besteht aus einem zwischen dem Kollektor des Transistors und der Netzspannungsieitung angeschlossenen Widerstand und einer Reihenschaltung, bestehend aus einem Widerstand und einem Kondensator, die zwischen dem Kollektor des Transistors und der Masseleitung liegt. An den Verbindungspunkt von Widerstand und Kondensator ist eine Triggerdiode angeschlossen, die mit der Steuerelektrode des Thyristors verbunden ist. Von den in der Triggerschaltung erzeugten Impulsen wird der Thyristor gesteuert.

Das bekannte Schaltgerät hat sich insofern bewährt, weil der Betrieb des elektronischen Schalters mit einem Phasenwinkel größer Null während der »Leitendphase« eine zuverlässige Triggerung des elektronischen Schalters ermöglicht. Außerdem ist die Verlustleistung in der »Leitendphase« sehr gering, wegen des Wegfalls weiterer Bauelemente im Laststromkreis. Allerdings ist die Verlustleistung während der »Sperrphase« des elektronischen Schalters wegen eines konstanten Hilfswiderstandes ebenso wie bei dem vorstehend beschriebenen Schaltgerät verhältnismäßig hoch. Dies wirkt sich bei hoher Spannung der Spannungsquelle besonders nachteilig aus, genauso wie bei kleiner Spannung der Spannungsquelie die Hilfsspannung nicht ausreicht, um den Oszillator zu speisen.

Eine zuverlässige Triggerung des Thyristors ist jedoch nur innerhalb eines kleinen Spannungsbereiches, also des Bereiches zwischen der kleinsten und der größten zulässigen Betriebsspannung etwa in der Größenordnung der Netzspannung gewährleistet, da die Triggerschaltung hochohmig aufgebaut sein muß. Nur dadurch läßt sich einmal die Größe der Bauelemente ausreichend klein halten und zum anderen die Stromaufnahme im Sperrzustand des Thyristors so gering halten, daß die Last, z. B. ein Schütz, sicher abfällt Bei kleineren Betriebsspannungen ist der Spannungsabfall am Eingang der Triggerschaltung so klein, daß er entweder zum Zünden des Thyristors nicht ausreicht, oder die Zeitkonstante zum Aufladen des Kondensators ist so groß, daß der Phasenwinkel über den Scheitelwert der Halbwellenspannung wandert, also ein unverhältnismäßig großer Phasenschnitt erfolgt, der eine unzulässige Restspannung zur Folge hat.

Bei einem zweipoligen, berührungslos wirkenden Schaltgerät der eingangs genannten Art (DE-OS 22 03 038) besteht die Speiseschaltung für den Oszillator aus der Reihenschaltung einer Zenerdiode mit einem Widerstand. Die Zündeinrichtung enthält einen Transistor, dessen Kollektor direkt und dessen Basis über einen Widerstand an die Hilfsspannung angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors ist über einen Widerstand in mit der Steuerelektrode des elektronischen Schalters verbunden. Der Zündstrom für den elektronischen Schalter wird über die Schaltstrecke des Transistors von der Hilfsspannung abgeleitet. Bei diesem Schaltgerät muß der durch die Speiseschaltung hindurchfließende Strom entsprechend dem maximalen Strombedarf zum Zündzeitpunkt ausgelegt werden. Der mit der Zenerdiode in Reihe geschaltete Widerstand verursacht daher erhebliche Leistungsverluste.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein zweipoliges Schaltgerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Verlustleistung und die Stromaufnahme kleinste Werte annehmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hilfsspannung von einem Regelverstärker konstant gehalten wird, der eine mit der Betriebsspannung versorgte Bezugsspannungsquelle enthält, und daß die Steuerstrecke des Verstärkerelementes an die Betriebsspannung oder an die Bezugsspannungsquelle angeschlossen ist.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten elektronischen Schaltgerät ist somit die Hilfsspannung weitgehend unabhängig von der Betriebsspannung. Die Stromaufnahme der Speiseschaltung wird begrenzt und auf einen Wert stabilisiert, der ausreicht, auch bei kleinen Spannungen der Spannungsquelle den Oszillator zu speisen und den notwendigen Strom für die Zündung abzuleiten.

Durch diese Ausbildung läßt sich der Spannungsbereich des Schaltgerätes, also der Bereich zwischen der kleinsten zulässigen Betriebsspannung und der größten zulässigen Betriebsspannung, etwa von der Größe der Hilfsspannung bis zu der zulässigen Sperrspannung des Regeltransistors ausdehnen. Dadurch, daß die Stromaufnahme bei jeder Betriebsspannung konstant ist, ist die Verlustleistung im wesentlichen auf den Eigenverbrauch der Bauelemente beschränkt und beträgt nur noch einen Bruchteil der Verlustleistung bekannter Schaltgeräte.
Da der Zündstrom über das Verstärkerelement von der Hilfsspannung abgeleitet wird, wird der von der Betriebsspannung abgeleitete Strom lediglich zum Schalten des Verstärkerelementes benötigt.

Dabei kann es sich z. B. um einen Transistor handeln, dessen Basisstrom nur ein Bruchteil des Zündstromes beträgt und bereits bei Betriebsspannungen im Bereich der Hilfsspannung ausreicht, um den Transistor durchzuschalten.

Wie bereits erwähnt, ist der Spannungsbereich des Schaltgerätes begrenzt durch die Höhe der Hilfsspannung, also der Speisespannung für den Oszillator und der Sperrspannung des Regeltransistors im Regelverstärker.

Die Hilfsspannung liegt in der Regel zwischen 6 und 12 Volt, so daß der untere Spannungsbereich etwa zwisehen 12 und 20 Volt liegen kann. Der obere Spannungsbereich hängt wie gesagt vom Regeltransistor ab. Er liegt in der Praxis in der Größenordnung des Scheitelwertes der Netzspannung.

Bei einem Spannungsbereich von 20 bis 250 Volt lassen sich also z. B. bei 250 V bis zu 12 Schaltgeräte in Reihe und beliebig viele parallel schalten. Dadurch lassen sich erstmals auf einfache Weise umfangreichere logische Verknüpfungen herstellen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Verwendung des Transistors als Verstärkerelement zur Ableitung des Zündstromes aus der Hilfsspannung der Phasenwinkel sehr klein ist and praktisch nur eine vernachlässigbar kleine Restspannung am Schaltgerät abfällt, so daß die gerade Reihenschaltung vieler Schaltgeräte möglich ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Regelverstärker einen Transistor enthält, der mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit dem Oszillator und parallel zum elektronischen Schalter (Thyristor) an Betriebsspannung angeschlossen ist und dessen Basis über eine Zenerdiode und gegebenenfalls einer weiteren Diode auf Bezugspotential liegt. Es handelt sich also um eine Serienstabilisierung mit einem als Emitterfolge geschalteten Transistor mit der Zenerdiode als Bezugsspannung. Die Hilfsspannung ist also an die Nennspannung der Zenerdiode angebunden, unabhängig von der Betriebsspannung und dem Lastwiderstand.

Für die Ableitung des Zündstromes aus der Hilfsspannung wird nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, die Basis eines als Verstärkerelement benutzten Transistors über einen Widerstand und gegebenenfalls eine Triggerdiode an Betriebsspannung und die Kollektor-Emitter-Strecke über einen Kollektorwiderstand an die Hilfsspannung anzuschließen sowie den Emitter des Transistors des Regelverstärkers mit der Steuerelektrode des elektronischen Schalters zu verbinden. Bei geschlossener Steuerstrecke genügt bereits ein sehr kleiner Basisstrom, um den Transistor durchzuschalten, und einen um den Verstärkungsfaktor höheren Zündstrom aus der Hilfsspannung zu ziehen.

Damit der elektronische Schalter (Thyristor) z. B. beim Anschließen des Schaltgerätes nicht bereits schaltet, bevor sich die Hilfsspannung voll aufgebaut hat, ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in Reihe mit dem Kollektorwiderstand des als Verstärkerelement benutzten Transistors eine Zenerdiode geschaltet Der Zündstrom fließt erst dann, wenn sich die volle Hilfsspannung aufgebaut hat.

Wenn die Basis des Verstärkertransistors an die Bezugsspannung für die Hilfsspannung angeschlossen ist und über einen Basiswiderstand an der Basis des Regeltransistors liegt, wird die Stromaufnahme der Zündschaltung weiter erniedrigt, weil an der konstanten Bezugsspannung über den gesamten Spannungsbereich des Schaltgerätes ein konstanter Basisstrom abgeleitet wird, während der Basisstrom von der Netzspannung immer noch abhängig ist

Als Einschaltsperre dient gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung eine in Reihe mit dem Basiswiderstand geschaltete Zenerdiode.

Zum Schutz gegen Überspannungen, die außerhalb des zulässigen Spannungsbereiches des Schaltgerätes liegen, z.B. bei Netzstörungen oder Induktionsüberspannungen, ist parallel zum elektronischen Schalter (Thyristor) ein Spannungsteiler angeordnet und am Abgriff an die Basis eines weiteren Transistors angeschlossen und der Kollektor über einen Kollektorwiderstand mit dem Emitter des Regeltransistors verbunden.

Im Normalbetrieb ist dieser Transistor gesperrt Nur bei den erwähnten Netzstörungen wird ab einer bestimmten Spannungsschwelle der Transistor leitend und leitet den Energieinhalt der Störspannung auf Bezugspotential ab.

Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung wird in unbedämpftem Zustand des Oszillators der Basisstrom des Verstärkertransistors durch die Kollektor-Emittcr-Strecke eines durch den Oszillator gesteuerten weiteren Transistors auf Bezugspotential abgeleitet.

ίο Sperrt der Transistor, kann der Basisstrom nicht auf Masse abfließen, sondern steuert die Basis des Verstärkertransistors durch, die die Kollektor-Emitter-Strecke für den Zündstrom öffnet.
In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Schaltgcrät in zwei Schaltungsbeispieien dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, in dem der Verstärkertransistor in dem Zündschalter durch die Betriebsspannung angesteuert wird,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, in dem die Ansteuerung von der Bezugsspannung erfolgt.

Das in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellte berührungslos wirkende Schaltgerät ist über insgesamt nur zwei Anschlußleitungen 3,4 einerseits an eine Spannungsquelle 5 direkt und andererseits über die Last 6 angeschlossen. Als Last kann ein Schaltschütz oder ein anderer Verbraucher, z. B. eine Glühlampe, verwendet werden. Die Spannungsquelle 5 ist die Netzspannung, z. B. «220 V oder ein Teil der Netzspannung zwischen 20 und 250 Volt. Zwischen der Wechselspannungsquelle und dem Schaltgerät liegt eine Gleichrichterbrücke 7.

Im einzelnen besteht das elektronische Schaltgerät aus einem von außen durch einen Gegenstand beeinflußbaren Oszillator 8. Durch Annäherung des Gegenstandes an die aktive Zone des Oszillators 8, z. B. seiner offenen Schwingkreisspule oder eines als offenen Kondensator ausgebildeten Elektrodenpaares, wird dem Oszillator Energie entzogen bzw. die Rückkopplungsverhältnisse so stark verändert, daß die Oszillatorschwingungsamplitude oder Frequenz beeinflußt wird. Diese Beeinflussung wird z. B. über einen nicht dargestellten Trigger als Schwelle und gegebenenfalls über einen Schaltverstärker und der Zündstufe in ein Schaltsignal verwandelt, das den elektronischen Schalter 9, z. B. ein Thyristor, sperrt oder leitend macht.

Um den Oszillator auch bei gesperrtem elektronischem Schalter 9 mit der nötigen Hilfsspannung zu versorgen, wird der elektronische Schalter 9 η Phasen-Anschnittsteuerung mit einem Phasenwinkel nur wenig größer ais Null betrieben. Es entstehen somit kurze Zeitspannen, in denen der elektronische Schalter 9 noch gesperrt bleibt und Spannung am Schaltgerät ansteht, die ausreichend groß ist, um die Speiseschaltung des Oszillators und die Zündschaltung für den Thyristor 9 zu versorgen.

Die Hilfsspannung für den Oszillator 8 wird durch einen Regelverstärker 10 unabhängig von der Größe der Spannung an der Spannungsquelle 5 konstant gehalten und in einem Kondensator 11 gespeichert, so daß auch für die Zeit der restlichen Halbwelle, in der der

so elektronische Schalter 9 leitend ist, eine ausreichende Spannung für den Oszillator zur Verfügung steht

Der Regelverstärker 10 zur Stabilisierung der Hilfsspannung für den Oszillator 8 besteht aus dem Regeltransistor 7*1, der mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit dem Innenwiderstand des Oszillators 8 und parallel zum elektronischen Schalter 9 über die Gleichrichterbrücke 7 an die zu schaltende Spannung 5 angeschlossen ist Zur Strombegrenzung im Transistor Tl

dient der Widerstand R 1. Die Basis des Regeltransistors 71 liegt über die Zenerdiode D\ auf Bezugspotential. Die Diode D 2 dient als Schulzdiode für den Transistor 7t.

Die Basisstromversorgung des Regeltransistors 71 erfolgt über das /?C-Glied R 2, C1 und über den parallel zum Kondensator Cl liegenden Widerstand /?3. Die Zenerdiode Dl und die /fC-Kombination R 2, /?3, Cl bilden die Bezugsspannungsquelle und halten die Spannung an der Basis von 71 unabhängig von der Höhe der Betriebsspannung konstant. Da bei dem in Kollektorschaltung betriebenen Transistor 71 die Verstärkung nur wenig kleiner als 1 ist, ist die Hilfsspannung stets gleich der Steuerspannung. Die Steuerspannung wird jedoch durch die Zenerdiode D 1 stabilisiert und hält die Hilfsspannung unabhängig von der Höhe der Betriebsspannung konstant. Die Hilfsspannung ist damit spannungs- und lastunabhängig. Dadurch läßt sich auch der Zündstrom aus der Hilfsspannung unabhängig von der Betriebsspannung 5 ableiten. Für diesen Zweck dient der Verstärkertransistor 72, der in einem ersten Ausführungsbeispiel mit der Basis über eine Triggerdiode und den Basisvorwiderstand A4 an Betriebsspannung angeschlossen ist. Der Kollektor ist über den Arbeitswiderstand R 5 und der Zenerdiode £>4 mit dem Emitter des Transistors 71 verbunden, während der Emitter des Transistors 72 an die Steuerelektrode des elektronischen Schalters 9, einen Thyristor, angeschlossen ist. Zum Schalten der Basis des Transistors 72 reicht ein kleiner Strom aus, der über die Kollektor-Emitter-Strecke den Zündstrom aus der Hilfsspannung ableitet. Die Zenerdiode D 4 bildet eine Einschaltsperre und verhindert, daß bereits der Zündstrom fließt bevor die volle Hilfsspannung aufgebaut ist. Das ist in der Regel dann der Fall, wenn das Schaltgerät angeschlossen ist.

Der Transistor 73 sperrt oder öffnet je nach dem Bedämpfungszustand des Oszillators 8 den Basiskreis des Transistors 72. Schwingt der Oszillator 8 frei, ist die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 73 durchgeschaltet, und der Basisstrom an 72 wird auf Bezugspotentia! abgeleitet. Ist der Oszillator 8 bedämpft, sperrt Transistor 73, und der Basisstrom steuert, wie vorstehend beschrieben, die Kollektor-Emitter-Strecke von Transistor 72 durch. Zwischen der Basis des Transistors 73 und dem Oszillator 8 können zur Verbesserung der Schaltsicherheit gegebenenfalls ein Trigger und/oder Schaltverstärker zwischengeschaltet werden, so daß ein Schalten des Schaltgerätes bei einer bestimmten Schwelle am Ausgang des Oszillators erfolgt

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Basiskreis des Transistors 72 über die Zenerdiode D 5 an die Bezugsspannung der Transistors 71 angeschlossen. Dadurch läßt sich die Stromaufnahme im Basiskreis des Transistors 72 durch die konstante Bezugsspannung auf einen konstanten Wert begrenzen, der von der Betriebsspannung unabhängig ist Die Zenerdiode D 5 als Einschaltsperre liegt hier im Basiskreis des Transistors 72. Dadurch kann der Zündstrom erst nach einem bestimmten kleinen Phasenwinkel der Betnebsspannung fließen, weil die Hilfsspannung erst erreicht ist wenn die Bezugsspannung ihren vollen Wert hat und dann die Schwelle der Zenerdiode D 5 überwunden werden kann.

Parallel zum elektronischen Schalter 9 liegt der Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R 6, R 7, der gemäß Fig. 1 noch durch das ÄC-Glied R 11, C3 erweitert ist Der Abgriff »Λ« ist mit der Basis eines Transistors 74 und der Kollektor mit dem Emitter des Transistors 71 über den Arbeitswiderstand /?8, R 5 verbunden.

Dieser Transistor 74 wirkt als Überspannungsschutz am Eingang des Regelverstärkers 10. Im Normalfall ist er gesperrt und hat keinen Einfluß auf die Schaltung. Treten z. B. Spannungserhöhungen außerhalb des zulässigen Spannungsbereiches auf, wird der Spannungsabfall am Abgriff »A« so groß, daß der Transistor 74 leitend wird und mit Hilfe des Transistors 71 den Energieinhalt der Störspannung auf Bezugspotential ableitet. Durch die RC-Kombination All, C3 wird der Spannungsteiler frequenzempfindlicher. Das /?C-Glied R 9, C2 dient als Schutz gegen zu hohe Spannungsgradienten, z. B. bei Netzein- und -ausschaltungen. Widerstand R 10 ist der Ableitwiderstand am Gate des Thyristors 9.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Zweipoliges, berührungslos wirkendes Schaltgerät mit einem Oszillator, einer aus einer ungeregelten Betriebsspannung eine konstante Hilfsspannung erzeugenden Speiseschaltung für den Oszillator und ggf. eine dem Oszillator nachgeschaltete Kippstufe, mit einem über eine Gleichrichterbrücke an einen zu schaltenden Wechselstromkreis angeschlossenen elektronischen Schalter, wie Thyristor oder Triac, und mit einer wenigstens ein Verstärkerelement enthaltenden Zündeinrichtung für den elektronischen Schalter, wobei der Zündstrom für den elektronischen Schalter über die Schaltstrecke des Verstärkerelementes von der Hilfsspannung abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung von einem Regelverstärker (10) konstant gehalten wird, der eine mit der Betriebsspannung versorgte Bezugsspannungsquelle (R 2, R 3, Di) enthält, und daß die Steuerstrecke des Verstärkerelementes (Tl) an die Betriebsspannung oder an die Bezugsspannungsquelle angeschlossen ist.

2. Zweipoliges, berührungslos wirkendes Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker einen Transistor (Ti) enthält, der mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit dem Oszillator (8) und parallel zum elektronischen Schalter (9) an Betriebsspannung und dessen Basis über eine Zenerdiode (D 1) auf Bezugspotential liegt.

3. Zweipoliges, berührungslos wirkendes Schaltgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis eines als Verstärkerelement benutzten Transistors (T2) über einen ersten Widerstand (R 4) und gegebenenfalls eine Triggerdiode an Betriebsspannung und die Kollektor-Emitter-Strekke vom Emitter des Transistors (T 1) des Regelverstärkers (10) über einen zweiten Widerstand (R 5) an die Steuerelektrode des elektronischen Schalters (9) angeschlossen ist.

4. Zweipoliges, berührungslos wirkendes Schaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem zweiten Widerstand (R 5) eine Zenerdiode (D 4) in den Kollektorkreis des als Verstärkerelement benutzten Transistors (T2) geschaltet ist.

5. Zweipoliges, berührungslos wirkendes Schaltgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des als Verstärkerelement benutzten Transistors (T2) über den ersten Widerstand (R 4) an die Basis des Transistors (T2) des Regelverstärkers (10) und der Kollektor über den zweiten Widerstand (R 5) an den Emitter des Transistors (Ti) angeschlossen ist und der Emitter des als Verstärkerelement benutzten Transistors (Ti) mit der Steuerelektrode des elektronischen Schalters (9) verbunden ist.

6. Zweipoliges, berührungslos wirkendes Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem ersten Widerstand (R 4) eine Zenerdiode (D 5) in den Basiskreis des als Verstärkerelement benutzten Transistors (T2) geschaltet ist.

7. Zweipoliges, berührungslos wirkendes Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum elektronischen Schalter (9) ein Spannungsteiler angeordnet ist, an dessen Abgriff (A) die Basis eines Transistors (T4) angeschlossen ist, dessen Kollektor über einen Widerstand (R 5, R 8) mit dem Emitier des Transistors (Ti) des Regelverstärkers (10) verbunden ist und dessen Emitter auf Bezugspotential liegt.

8. Zweipoliges, berührungslos wirkendes Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisstrom des als Verstärkerelement benutzten Transistors (T2) im Sperrzustand des elektronischen Schalters (9) über einen vom Oszillator (8) angesteuerten Transistor (T3) auf Bezugspotential abgeleitet wird.