DE2539934A1 - Schaltungsanordnung zum feststellen einer stromaenderung in einem stromkreis - Google Patents

Schaltungsanordnung zum feststellen einer stromaenderung in einem stromkreis

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Description

BASF Aktiengesellschaft
Unser Zeichen: O. Z. 30 855 De/MK 6700 Ludwigshafen, den 05.09.1975
Schaltungsanordnung zum Peststellen einer Stromänderung in einem Stromkreis
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Peststellen einer Stromänderung in einem elektrisch oder induktiv damit verbundenen externen Stromkreis„
In Schaltungen können durch unbemerkt auftretende Stromänderungen oder -ausfall Schaltungseinheiten beschädigt werden. Zur Vermeidung solcher Beschädigungen ist es z.B. bekannt, einen Widerstand mit dem zu überwachenden Verbraucher in Reihe zu schalten und den Spannungsabfall am Widerstand zu überwachen. Dazu muß jedoch ein Teil der Betriebsspannung des Verbrauchers benutzt werden, wodurch die für den Verbraucher zu Verfügung stehende Spannung zwangsläufig verringert wird. Da der Widerstand für eine zuverlässige Überwachung nicht zu klein gewählt werden darf, wird die am Widerstand auftretende Verlustleistung unvernachlässigbar groß.
In Schaltungen, in denen optische Einrichtungen, z.B. optische Tachoanordnungen benutzt werden, ist es auch möglich, zur Überwachung einer Lichtquelle ein zusätzliches lichtelektrisches Element zu verwenden. Diese Möglichkeit ist jedoch auf solche Anwendungen beschränkt. Der mechanische Einbau eines lichtelektrischen Elementes ist außerdem aufwendig.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung der eingangs erläuterten Art zu verbessern bei wirtschaftlicher, nicht aufwendiger Herstellung.
Nach der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Oszillatorkreis und einen diesem nachgeschalteten Schalter, wobei der Oszillatorkreis ein niederohmiges, induktives Bauelement ent-
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hält, mit dem der externe Stromkreis verbunden ist und eine vorgegebene hohe Eigenfrequenz zum schnellen Umschalten des Schalters aufweist.
Mit einer solchen Schaltungsanordnung ist sichergestellt, daß ein zuverlässiges Peststellen von Stromänderungen, insbesondere eines Stromausfalls, ermöglicht wird, bei fast verlustlosem Betrieb und schneller Ansprechzeit» Eine Störung der normalen Betriebsweise des externen Stromkreises wird damit fast verzögerungslos feststellbar und als logische Ausgangsspannung anzeigbar oder ausnutzbar.
In zweckmäßiger Ausgestaltung kann die Eigenfrequenz des Oszillators vorteilhaft oberhalb von 1 HMz gewählt werden, so daß die Ansprechzeit der überwachungsschaltung vorzugsweise weniger als eine Mikrosekunde beträgt.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird darin gesehen, daß der externe Stromkreis in Reihe am induktiven Bauelement angeschaltet ist» Dadurch wird eine einfache galvanische Kopplung von überwachungsanordnung und zu überwachendem Stromkreis erreicht, mit dem Ergebnis, daß keine zusätzliche Stromquelle erforderlich isto
Im Gegensatz dazu ist zur Vermeidung einer galvanischen Kopplung der Schaltkreise eine induktive Ankopplung des Stromkreises an das induktive Bauelement möglicho
In spezieller Ausgestaltung kann der erfindungsgemäß Überwachte Stromkreis der Kreis einer Lichtquelle in einer Tachoanordnung sein» Eine solche Tachoanordnung enthält üblicherweise eine Lampe
und eine Einrichtung zur Erzeugung von optischen Signaleno über die Tachοanordnung wird zumeist ein Servomotor gesteuerte Eine solche Servoschaltung ist oft derartig ausgebildet, daß bei Versagen der Lampe der Motor zu höchsten Drehzahlen hochgesteuert wird, so daß die Gefahr einer Motorbeschädigung oder eines Schadens an der jeweiligen servogeregelten Apparatur besteht»
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In einer weiteren praktischen Ausgestaltung der Schaltungsanordnung können der Oszillator und der Schalter als Transistorschaltungen ausgebildet sein, zwischen denen ein Gleichrichter- und ein Siebkreis vorgesehen sindo
Einzelheiten der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind einem nachfolgend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel entnehmbarο
In der Zeichnung zeigt;
Figur 1 die Schaltungsausführung mit einem externen Stromkreis
als Blockschaltbild,
Figur 2 die Schaltung aus Figur 1 als Schaltbild»
Das Blockschaltbild enthält die folgenden Einheiten: Einen zu überwachenden, externen Stromkreis 1, der z.B. eine Lichtquelle als Verbraucher enthält, einen Oszillatorkreis 10, in der Zeichnung durch einen Schwingkreis symbolisiert, einen Gleichrichter 11, einen Siebkreis 12 und einen Schaltverstärker 13 mit der Ausgangsspannung Ua.
Der externe Stromkreis ist wie aus Figur 2 ersichtlich zwischen dem niederohmigen induktiven Bauelement L1, das als Luftspule mit wenigen Windungen realisierbar ist und der Batteriespannung 3 eingeschaltet. Diese Ausführung benötigt keine zusätzliche Spannungsquelle „
Werden jedoch verschieden große oder entgegengesetzt gerichtete Spannungen benötigt, können auch getrennte Stromversorgungen eingesetzt werden, wie auch weiter unten beschrieben ist« Der Oszillator 10 besitzt bei ordnungsgemäßer Funktion des. überwachten Stromkreises 1 einen Verstärkungsfaktor <1 aufweist und schwingt daher nicht.
Bei fehlender Oszillatorspannung schaltet der Transistor T2 ab, so daß die Aus gangs spannung Ua an der Klemme 5 gleich der Versorgungsspannung 4 wird (U kann im vorliegenden Beispiel z.B. +5 Volt be-
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tragen)ο In Anbetracht des zu wählenden möglichst geringen ohmschen Widerstandes der Induktivität 2 kann der Spannungsabfall an dieser Induktivität gering gehalten werden, so daß fast die volle Betriebsspannung am überwachten, externen Stromkreis 1 liegt.
Wenn im überwachten Stromkreis 1 ein stromführendes Element versagt, beginnt der in der Zeichnung wiedergegebene Oszillator 10 zu schwingen, beispielsweise bei einer Frequenz von 1,6 MHz und einer Spitzenamplitude von +3V„ Dieses Wechselstromsignal wird nachfolgend im Gleichrichter 11 - realisiert durch eine Diode 6 gleichgerichtet und über das Filter 12 - ausgebildet als Kondensator 7 - gesiebt und bewirkt die Aufsteuerung des Transistors T2, wodurch die Ausgangsspannung Ua auf einen Wert abfällt, der der Batteriespannung U zuzüglich der Sattigungsspannung des Transistors T2 entspricht, der als der Schaltverstärker 13 geschaltet ist. Die Verzögerung zwischen dem Auftreten der Störung im überwachten Stromkreis 1 und der Aufsteuerung des Transistors T2 ist bestimmt von der Frequenz der Ausgangsspannung des Oszillators,, Die Ansprechzeit beträgt im abgebildeten Schaltbeispiel bei der angegebenen Dimensionierung der Bandelemente weniger als 0,5 Sekunden; eine noch kürzere Ansprechzeit ist durch geeignete Verkleinerung der Oszillatoreigenfrequenz erzielbar„
Der Abfall auf die niedrige Transistorausgangsspannung im Falle einer Störung im zu überwachenden Stromkreis kann dazu verwendet werden, die Störung durch das Schalten einer geeigneten Anzeigeeinrichtung, ZoB0 einer Kontrollampe oder eines Summers, anzuzeigen, oder aber dazu, Maßnahmen zur Verhütung von schädlichen Auswirkungen der Störung einzuleiten= Im Beispiel eines optischen Tachoservokreises besteht eine solche Maßnahme z»Bo in der Abtrennung des Motors von der Betriebsspannung, um die unkontrollierte Beschleunigung und eine mögliche Beschädigung zu vermeiden» Die Transistoren Tl und T2 können normalerweise für Vorverstärker verwendete niederfrequente Typen sein»
Statt des SehaltVerstärkers T2 kann auch ein um eine Schaltspannung bzw. eine Ausgangsspannung zum Steuern einer Wechsel-
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Stromvorrichtung zu erhalten» Wie in Figur 2 gestrichelt angedeutet ist, kann ein zu überwachender Stromkreis lf auch induktiv an die Spule L1 angeschlossen werden. In diesem Fall fällt der zu überwachende Stromkreis 1 wego Die induktive Kopplung des Stromkreises I1, die bei diesem Ausführungsbeispiel eine weitere Stromversorgung *J erfordert, bietet den Vorteil, daß zwischen der überwachungsschaltung und dem zu überwachenden Stromkreis keine galvanische Verbindung besteht, was für bestimmte Anwendungen von Vorteil sein kann»
Es wird festgestellt, daß die beschriebene Schaltung nicht nur bei Stromunterbrechung im überwachten Stromkreis benutzt werden kann, sondern auch vorteilhaft für jegliche Stromänderungen von einem vorgegebenen eingestellten Stollwert einsetzbar ist» Dabei ist es auch möglich, bei geeigneter Dimensionierung der Schaltung einer Stromänderung eine erste Schwingungsamplitude des Oszillatorkreises zuzuordnen und einem Stromausfall eine zweite Schwingungsamplitude, die als verschiedengroße Ausgangsspannungen Ua1 und Ua2 auch zu Sehaltzwecken verwendbar sind»
Als Beispiel werden nachfolgend die elektrischen Werte und Typen der in der Schaltung der Figur 2 enthaltenen elektronischen Bauelemente angegeben;
Rl 1 ,5 k-£L Cl 0,01 ,uF
R2 1 k-SL C2 0,001/UF
R3 3 ,3 k£- C3 0,068/uF
R21 ,7 kA C7 0,001/UF
R5 2 ,2 k-O. Ll 10/UH
R6 ,7 kA Tl 2 N 3906
T2 2 N 3904
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Claims (6)

  1. - 6 - 0„Z„ 30 855 Patentansprüche
    '1. ^Schaltungsanordnung zum Peststellen einer Stromänderung in s einem elektrisch oder induktiv damit verbundenen externen Stromkreis, gekennzeichnet durch, einen Oszillatorkreis (10) und einen diesem nachgeschalteten Schalter (13) > wobei der Oszillatorkreis (10) ein niederohmiges induktives Bauelement (L1) enthält, mit dem der externe Stromkreis (1 bzw. lf) verbunden ist und eine vorgegebene hohe Eigenfrequenz zum schnellen Umschalten des Schalters (13) aufweist»
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz des Oszillators (10) über 1 MHz liegto
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Stromkreis (1) in Reihe am induktiven Bauelement (L1) liegt α
  4. 1J. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Stromkreis (I1) induktiv mit dem induktiven Bauelement (L1) verbunden ist»
  5. 5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Stromkreis (1 oder I1) der Kreis einer Lichtquelle in einer optischen Tachometeranordnung ist«
  6. 6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet 3 daß der Oszillator (10) und der Schalter (13) als Transistorschaltungen (T1, T3) ausgebildet sind, zwischen denen ein Gleichrichter- und ein Siebkreis (11 bzw. 12) vorgesehen sind»
    Zeichn. BASF Aktiengesellschaft
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