DE2602560B2

DE2602560B2 - Ueberwachungsschaltung

Info

Publication number: DE2602560B2
Application number: DE19762602560
Authority: DE
Inventors: Kazuo Higashi-Yamato Tokio Takasugi (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-01-24
Filing date: 1976-01-23
Publication date: 1977-12-01
Also published as: JPS5184673A; DE2602560A1; DE2602560C3; US4074335A

Description

Schaltungen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung sind aus den deutschen Offenlegungsschriften 20 02 656 und 22 35 642 bekannt. Beide bekannten Überwachungsschaltungen dienen zur Feststellung des Stromdurchgangs durch einen elektrischen Verbraucher, wobei in beiden Fällen der Magnetkern jeweils mit drei Wicklungen versehen ist. Durch die erste Wicklung fließt dabei der Signalstrom, dessen Anwesenheit festgestellt werden soll. Die zweite Wicklung führt einen impulsmäßigen Steuerstrom, und das von diesem Steuerstrom in dem Magnetkern erzeugte Magnetfeld überlagert sich dem vom Signalstrom erzeugten Magnetfeld in subtraktiver oder additiver Weise derart, daß die Anwesenheit oder die Abwesenheit des Signalstroms zu einem Durchlaufen der Hystereseschleife des Magnetkerns gemäß dem Steuerstrom führt. Wird die Hystereseschleife durchlaufen, so wird in der dritten Wicklung eine Ausgangsspannung induziert, die somit das Vorhandensein oder Fehlen des Signalstroms anzeigt. Beide bekannten Schaltungen prüfen also nur auf Stromfluß in der Signalwioklung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungsschaltung zu schaffen, die einfacher ist als die bekannten Schaltungen und es außerdem - ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand - gestattet, nicht nur auf das Vorhandensein des Signalstroms zu prüfen, sondern auch darauf, ob der Signalstrom einen einstellbaren Schwellenwert überschreitet.

4» Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Danach sind lediglich zwei Wicklungen auf dem Magnetkern erforderlich; die Einsparung einer dritten Wicklung ist für die grundsätzlich verhältnismäßig einfachen Über-4¹) wachungsschaltungen, die die Erfindung betrifft und die auf den verschiedensten technischen Gebieten eingesetzt werden können, von erheblicher Bedeutung. Die erfindungsgemäß vorgesehene einstellbare Stromquelle vermittelt ferner die in der Praxis zweckmäßige Möglichkeit, einen bestimmten Schwellenwert für das Ansprechen der Überwachungsschaltung vorzugeben.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt 5¹) F i g. 1 ein Schaltbild einer Überwachungsschaltung,

F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des Funktionsprinzips der in F i g. 1 dargestellten Schaltung,

Fig.3 ein Diagramm mit der Wellenform der Ausgangsspannung in der in F i g. 1 gezeigten Schaltung, bo Fig.4 und 5 Diagramme mit Kennlinien der Schaltung,

Fi ;g. 6a bis 6e und 7 Diagramme mit verschiedenen Wellenformen von Strömen in der Schaltung,

F i g. 8 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform b·) einer erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung, welche einer Überlast-Schutzschaltung zugeordnet ist,

Fig.9 ein Schaltbild der Schaltung eines Einphasenlnduktionsmotors,

Fig. 10 ein Diagramm, aus welchem die Änderung eines Einschallstroms des in Fig.9 gezeigten Motors ersichtlich ist,

Fig. 11 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überwachungsschal- '· tung, welche einer Schaltung zum Starten des in F i g. 9 gezeigten Motors zugeordnet ist,

F i g. 12a bis 12d Diagramme mit Signalwellenformen der in F i g. 11 gezeigten Schaltung,

Fig. 13 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungs- i<) form feiner erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung, welche einer Temperatursteuerschaltung zugeordnet ist,

Fig. 14 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überwachungsschal- i^r> tung,

Fig. 15a bis 15d Diagramme mit Signalwellenformen der einzelnen Teile der in Fig. 14 gezeigten Schaltung,

Fig. 16 und 17a bis 17c Diagramm; zur Erläuterung der Funktion der in F i g. 14 gezeigten Schaltung.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung. Darin sind mit 1 eine Versorgungsquelle, mit 2 eine Last, mit 3 ein Magnetkern, mit 4 eine Stromquelle, mit 5 und 6 Wicklungen sowie mit 7 und 8 Ausgangsklemmen ."> bezeichnet. Ein geschlossener Stromkreis 9 wird durch eine Serienschaltung der Versorgungsquelle 1, der Las* 2 und der Wicklung 5 gebildet. Die Stromquelle 4 ist zwischen die beiden Enden der Wicklung 6 geschaltet und die Ausgangsklemmen 7 und 8 sind an die beiden jo Enden der Wicklung 6 angeschlossen. Die Wicklungen 5 und 6 sind mit dem Magnetkern 3 magnetisch gekoppelt.

Von der Versorgungsquelle 1 fließt ein Strom /durch die Wicklung 5, und von der Stromquelle 4 fließt ein Strom Ib durch die Wicklung 6. Zwischen den J5 Ausgangsklemmen 7 und 8 liegt die Ausgangsspannung eo an. Die magnetische Kennlinie des Magnetkerns 3 entspricht einer rechtwinkligen B-H-Charakteristik, wie in Fig.2 gezeigt. In Fig. 2 ist auf der Abszisse die magnetomotive Kraft V_n, und auf der Ordinate der magnetische Fluß Φ aufgetragen. Der Einfachheit halber wird angenommen, daß die Kennlinie des Magnetkerns 3 einer Charakteristik bei vollständiger Sättigung entspricht, wie in F i g. 2 gezeigt.

Wenn ein Gleichstrom h aus der Stromquelle 4 durch die Wicklung 6 fließt, wird eine zu N_B Ib proportionale magnetomotorische Kraft in dem Kern 3 erzeugt. Nb bedeutet darin die Windungszahl der Wicklung 6. Andererseits wird, wenn durch die Wicklung 5 ein Strom /' fließt, eine zu N ■ i proportionale magnetomotorische Kraft erzeugt. Aus diesem Grunde wird eine zusammengesetzte magnetomotorische Kraft im Magnetkern 3 erzeugt. N bedeutet die Windungsanzahl der Wicklung 5.

Wenn der Strom Ip ein Gleichstrom ist und der Strom / ein sinusförmiger Strom mit der Amplitude / gemäß Fig.2, so ändert sich der Arbeitspunkt des Magnetkerns 3, ausgehend von einem Punkt Q zu einem Punkt R über einen mittleren Punkt P. Während einer Periode, während welcher der Arbeitspunkt sich vom t>o Punkt Pbis zum Punkt (?und vom Punkt Qz\xm Punkt P ändert, wird eine Sättigungsbedingung aufrechterhalten, in welcher der Fluß den konstanten Wert — <P_m hat. Hingegen während einer Periode, während welcher der Arbeitspunkt vom Punkt Pzum Punkt R und vom Punkt μ R zum Punkt /'variiert, verläuft der Arbeitspunkt durch die Kurvenabschnitte a und b der in F i g. 2 gezeigten Kennlinie. Daher variiert der Fluß von — 'P_n, bis +Φ,,, und von + Φ«, bis -'P_n Die elektromotorische Kraft co entsprechend der Änderungsgeschwindigkeit des Flusses wird über die Wicklung 6 erzeugt.

Der Arbeitspunkt Pist ein Punkt entsprechend der zu Nb Ib proportionalen magnetomotorischen Kraft. Daher ist, wenn der durch den Strom / erzeugte Maximalwert Nl der zu N ■ i proportionalen magnetomotorischen Kraft kleiner ist als die zu N_B Ib proportionale Kraft, der Fluß eine konstante Größe -<P_m und die elektromotorische Kraft eo wird nicht erzeugt. Hingegen wenn der Maximalwert /V/größer ist als Nb h\, dann wird die elektromotorische Kraft eo wie oben beschrieben erzeugt.

Somit wird entsprechend der Ausgangsspannung C₀ an den Ausgangsklemmen die Größenrelation /.wischen /V/und Nb //(bestimmt.

Wenn der Einfluß der Koerzitivkraft Δ im Magnetkern 3 berücksichtigt wird, wird die Ausgangsspannung eo unter der Bedingung Nl > N_a h + Δ erzeugt.

in dem Fall, daß der Strom /ein sinusförmiger Strom gemäß Fig. 2 ist, ist die Änderungsgeschwindigkeit eines der Wicklung 5 aufgeprägten Stroms, wenn der Arbeitspunkt durch die Kurvenabschnitte ;i und b wandert, unterschiedlich. Das bedeutet, die Änderungsgeschwindigkeit eines Stroms, welcher während des Wanderns des Arbeitspunktes durch den Kurvenabschnitt a aufgeprägt wird, ist geringer als die eines Stroms, welcher beim Wandern des Arbeitspunktes durch den Kurvenabschnitt b aufgeprägt wird. Aus diesem Grunde sind derart erhaltene Ausgangsimpulse A und Sin ihrer Amplitude zueinander unterschiedlich, wie aus F i g. 3 ersichtlich. A und B stellen Ausgangsimpulse dar, welche während des Wanderns des Arbeitspunktes durch die Kurvenabschnitte a bzw. b erzeugt werden. Bei Ib — 0 ist die Amplitude eo des Ausgangsimpulses B nahezu proportional zu /^1/2, wie in einer Kurve 10 von Fig.4 gezeigt. Ist Ib > 0, nimmt die Amplitude eo zu, wenn die Amplitude des Stroms / einen Schwellenwert /77/ entsprechend Nb Ib überschreitet, wie durch die Kurve 11 von F i g. 4 gezeigt, und geht mit zunehmendem Strom in die Kurve 10 über. Der Schwellenwert i'th variiert linear entsprechend der Variation der Amplitude h des Gleichstroms, wie in Fig.5 gezeigt. Es ist daher ersichtlich, daß der Schwellenwert />;yje nach Ib willkürlich gewählt werden kann. Als Strom /kann ein Signal von unterschiedlichem Typus verwendet werden, wie beispielsweise in den Fig.6a bis 6e gezeigt. Fig.6a zeigt eine dreieckige Welle, Fig.6b eine Sägezahnwelle, Fig.6c eine Rechteckwelle, Fig. 6d eine Impulswelle und Fig. 6e eine einweggleichgerichtete Welle.

Soweit die zusammengesetzte magnetomotorische Kraft eine Beziehung wie in F i g. 2 gezeigt erfüllt, ist es nicht erforderlich, die Ströme /' und Ib separat auf die Wicklungen 5 und 6 aufzubringen. Wenn beispielsweise ein Strom aus der Versorgungsquelie I eine Gleichstromkomponente entsprechend Ib und eine Wechselstromkomponente entsprechend /, wie in F i g. 7 gezeigt, hat, kann die Stromquelle 4 in Fig. 1 fehlen. Hingegen, wenn ein Strom aus der Stromquelle 4 dieselben Komponenten wie vorstehend beschrieben hat, kann die Versorgungsquelle 1 fehlen.

Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung, welche einer Überstrom-, also einer Überlastschutzschaltung zugeordnet ist. In Fig.8 sind mit 12 eine Steuerschaltung, mit 13 ein Verknüpfungselement, wie ein steuerbarer Siliziumeleichrichter. und mit 14 eine Dinrlp

bezeichnet. In der Steuerschaltung 12 bedeutet die Hinweisziffer 15 eine Eingangsklemme, die Ziffer 16 ein Flipflop, Ziffer 17 eine Verzögerungsschaltung, Ziffer 18 einen Steuerverstärker und Ziffer 19 eine Ausgangsklemme. ^r)

Das Verknüpfungselement 13 ist in dem geschlossenen Stromkreis mit der Versorgungsquelle 1, der Last 2, wie beispielsweise einem Motor, und der Wicklung 5 in Serie geschaltet. Die Diode 14 ist zwischen die beiden Enden der Wicklung 6 geschaltet. Ein Anschluß der Wicklung 6 ist mit der Eingangsklemme 15 verbunden und der andere Anschluß der Wicklung 6 ist geerdet. Der Löscheingang R des Flipflops 16 ist mit der Eingangsklemme 15 verbunden, und die Ausgangsklemme Q des Flipflops ist an die Eingangsklemme der n Verzögerungsschaltung 17 und den Steuerverstärker 18 angeschlossen. Die Ausgangsklemme der Verzögerungsschaltung 17 ist mit dem Setzeingang S des Flipflops 16 verbunden. Die Ausgangsklemme des Steuerverstärkers 18 ist über die Ausgangsklemme 19 an die Steuerelektrode des Verknüpfungselements 13 angeschlossen. Wenn durch die Last 2 ein Überstrom aufgeprägt wird, wird die Ausgangsspannung en an der Wicklung 6 erzeugt. Diese Ausgangsspannung wird der Eingangsklemme der Steuerschaltung 12 aufgeprägt. 2^r> Die Diode 14 verhindert, daß ein in F i g. 3 gezeigter Impuls A negativer Polarität an die Steuerschaltung 12 gegeben wird.

In der Steuerschaltung 12 wird die Spannung eo von der Eingangsklemme 14 an den Löscheingang R des Flipflops 16 gegeben. Somit wird das Flipflop 16 gelöscht und ein Ausgangssignal der Ausgangsklemme Q wird ein Signal »0«. Daher wird über den Steuerverstärker 18 und die Ausgangsklemme 19 ein AUS-Signal an das Verknüpfungselement 13 gegeben. j5 Wenn eine vorgegebene Löschzeit verstrichen ist, nachdem das Ausgangssignal des Flipflops 16 »0« geworden ist, ergibt sich aus der Verzögerungsschaltung 17 ein Ausgangssignal, weiches dem Setzeingang 5 des Flipflops 16 zugeführt wird. Dadurch wird der Ausgangszustand des Flipflops 16 »1« und ein EIN-Signal wird an das Verknüpfungselement 13 gegeben. Wenn der Wert des Stroms / in dem geschlossenen Stromkreis 9 einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird das Verknüpfungselement schließlieh in die Stellung AUS gebracht, wodurch die Last geschützt wird.

Durch die Schaltung gemäß F i g. 8 ergeben sich die folgenden Vorteile:

Da die Wicklungen 5 und 6 magnetisch mit dem Magnetkern 3 gekoppelt sind, sind der geschlossene Stromkreis 9 und die Steuerschaltung 12 voneinander getrennt. Aus diesem Grund wird der geschlossene Stromkreis 9 nicht durch die anderen Schaltungen beeinträchtigt. Darüber hinaus ist ein besonderer Wärmeverbrauch für die Erfassung nicht erforderlich. Da als Magnetkern 3 ein kleiner Ferritkern mit einem Durchmesser von ungefähr 10 mm verwendet werden kann, sogar wenn das verwendete Signal eine niedrige Frequenz, beispielsweise technische Frequenz, hat, ist die Schaltung einfach und billig. Wenn der Strom /ßder Stromquelle 4 auf die Spannung der Versorgungsquelle 1, die Raumtemperatur, etc. abgestimmt ist, kann der Schwellenwert /Vh unter optimalen Bedingungen gehalten werden. Wenn der Strom /» d. h. ein Vormagnetisierungsstrom, geändert wird, ist es möglich, dieselbe Überwachungsschaltung zu verwenden, sogar wenn die Last 2 geändert wird. Obgleich die Ströme / und Ib der Versorgungsquelle I und der Stromquelle 4 in de obigen Beschreibung ein Wechselstrom bzw. eir Gleichstrom sind, können diese Ströme / und Ib eir Gleichstrom und ein Wechselstrom sein.

Die Fig.9 bis 12 zeigen eine weitere Ausführungs form der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung welche einer Motorstarteinrichtung zugeordnet isl Fig.9 zeigt den Schaltungsaufbau eines Einphasen-In duktionsmotors. In F i g. 9 sind mit 20 der Motor, mit 2 eine Hauptwicklung, mit 22 eine Anfahrwicklung, mit 21 ein Phasenverschiebungs-Kondensator und mit 24 eii Schalter bezeichnet.

Beim Starten des Motors ist der Schalter 2' eingeschaltet. Daher fließen sich in ihrer Phasi unterscheidende Ströme durch die Hauptwicklung 2 und die Anfahrwicklung 22, und ein rotierende Magnetfeld wird in dem Motor erzeugt, wodurch de Motor gestartet wird. Der Schalter 24 wird nach den Starten des Motors ausgeschaltet. Die Betätigung de Schalters 24 wird durch eine Anfahrsteuerschaltunj gesteuert.

Fig. 10 zeigt einen Strom i, welcher während de Anfahrens mit der Zeit variiert. Es ist angenommen, dal der Motor bei einer Zeit fo gestartet wird. Da der Moto bei der Zeit U, nicht läuft, wird die umgekehrti elektromotorische Kraft der Hauptwicklung 21 nich erzeugt. Somit fließt ein hoher Spitzenstrom /5 in de Spule 21. Beginnt der Motor zu laufen, wird der Strom kleiner, so daß er schließlich so groß wird wie de feststehende Laufstrom /^. Der Schalter 24 wird bei de Zeit fi ausgeschaltet.

Zur Durchführung einer derartigen Steuerung win der Schalter 24 eingeschaltet, wenn der Motorstrom größer ist als ein Schwellenwert Im, und der Schalter 2' wird ausgeschaltet, wenn /kleiner als /rwwird.

Fig. 11 zeigt eine konkrete Ausführung der Anfahr steuerschaltung. In F i g. 11 bedeuten die Ziffern 25 eini Gleichstromquelle, 26 einen Widerstand und 27 eini Steuerschaltung. Die Stromquelle 4 gemäß F i g. 1 ist be diesem Ausführungsbeispiel durch die Gleichstromquel Ie 25 und den Widerstand 26 gebildet. Daher ist, wem die Spannung an der Versorgungsquelle 25 E ist und de Widerstand 26 den Wert R hat, der auf die Wicklung I aufgeprägte Strom I_B gleich E/R. Der Schwellenwer Ith wird bestimmt durch den Strom Ib und di< Windungsanzahl der Wicklung 6.

In der Steuerschaltung 27 wird, wenn der Strom de Motors größer als /mist, ein Ausgangssignal erzeugt, s( daß der Schalter 24 eingeschaltet wird. Wenn de Motorstrom kleiner als I_Th wird, wird der Schalter 2' ausgeschaltet. Nachstehend ist ein Beispiel erläutert, ii welchem ein temperaturempfindlicher Widerstand, wii beispielsweise ein Thermistor, ein Thermistor mi positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) etc., al Widerstand 26 verwendet wird. Im Fall, daß dii Spannung an der Versorgungsquelle 25 durch dii Versorgungsquelle 1 erzeugt wird, wird an de Versorgungsquelle 25 eine Spannung gemäß Fig. 121 erzeugt, wenn die Spannung an der Versorgungsquelle zum Zeitpunki k wie in F i g. 12a gezeigt verläuft.

Da der Widerstand 26 temperaturempfindlich ist um eine geeignete Anheizzeitkonstante hat, variiert de Strom Ib mit zunehmender Zeit wie in F i g. 12c oder 12< gezeigt. Fig. 12c zeigt die Änderung des Stroms h in Fall, daß ein Widerstand 26 beispielsweise eii Thermistor mit einem negativen Temperaturkoeffizien ten verwendet wird, während Fig. 12d die Änderunf des Stroms I_B in dem Fall zeigt, daß als Widerstand 2(

(ΰ

beispielsweise ein PTC-Element mit einem positiven Temperaturkoeffizienten verwendet wird.

Wenn ein Überstrom erfaßt wird durch einen Schwellenwert, um eine Überlastung des Motors zu vermeiden, ist es unmöglich, zu unterscheiden zwischen einem Überstrom aufgrund einer Überlast und einem Überstrom wegen des Anfahrens des Motors. In diesem Fall werden der Anfahrzustand und der Überlastfall voneinander unterschieden durch eine Differenz zwischen der Dauer der Überströme. Das heißt, wenn die Überstromdauer kurz ist, wird dies als der Anfahrzustand angesehen. Ist hingegen die Überstromdauer lang, so wird dies als ein Überlastzustand angesehen.

Im Fall, daß der Strom Ib wie in Fig. 12d variiert, ist der Schwellenwert entsprechend diesem Strom Ib während jeder Periode nach dem Anfahrvorgang groß. Daher wird durch einen Anfahrstrom kein Detektorsignal erzeugt. Wenn jedoch der Überstromzustand . länger andauert, wird ein Detektorsignal erzeugt, da dann der Schwellenwert klein wird. Der Anfahrzustand und der Überlastzustand werden also durch die automatische Veränderung des Schwellenwertes voneinander unterschieden.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung, welche einer Temperatursteuerschaltung zugeordnet ist. In Fig. 13 bedeuten die Ziffer 28 eine Versorgungsquelle, 29 eine Einrichtung zur Temperatursteuerung, wie ein Heizapparat, die Ziffer 30 einen Schalter, die Ziffer 31 eine Steuerschaltung, 32 eine Wechselstromquelle, 33 einen temperaturempfindlichen Widerstand, welcher an einer zu erfassenden Stelle angeordnet ist, und Ziffer 34 eine Gleichstromquelle.

Ein konstanter Strom wird der Wicklung 5 zugeführt und ein zu erfassender Strom geht durch die Wicklung 6 hindurch. Die Ausgangsspannung längs der Wicklung 5 wird der Steuerschaltung 31 aufgeprägt. Die Ausgangsgröße der Steuerschaltung 31 wird auf den Schalter 30 gegeben, welcher die Spannung der Versorgungsquclle 28 an die Steuereinrichtung 29 freigibt.

Da der temperaturempfindliche Widerstand zwischen die Wicklung 6 und die Versorgungsquelle 34 geschaltet ist, entspricht der durch die Wicklung 6 fließende Strom Ib der zu messenden Temperatur. Als temperaturempfindlicher Widerstand 33 kann ein Widerstand mit einem positiven oder einem negativen Temperaturkoeffizienten verwendet weiden. Im gewählten Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß ein derartiger Thermistor mit einem negativen Temperaturkoeffizienten als Widerstand 33 verwendet wird. Wenn die zu so erfassende Temperatur niedrig ist, wird der Wert des Widerstandes 33 groß und somit wird der Strom Ib klein. Somit wird ein Ausgangsimpuls an der Wicklung 5 erzeugt, und der Schalter 30 wird durch die Steuerschaltung 31 in die Stellung EIN gebracht, wodurch ein 5^r> Stromfluß von der Versorgungsquelle 28 zu der Einrichtung 29, beispielsweise einem Heizapparat, freigegeben wird. Wenn hingegen die zu erfassende Temperatur groß ist, wird der Wert des Widerstandes 33 klein und der Strom Ib groß. Somit wird kein w> Ausgangssignal an der Wicklung 5 erzeugt, und der Schalter 30 wird in die Stellung AUS gebracht.

Die Einrichtung 29 kann auch eine Kühleinrichtung sein, in diesem Fall wird die oben beschriebene Verfahrensweise genau umgekehrt angewendet. ^

Wenn ein temperaturempfindlicher Widerstand in Serie mit der Stromquelle 32 geschaltet ist und als Widerstand 33 ein feststehender Widerstand verwendet wird, so fließt durch die Wicklung 6 ein konstanter Strom, und durch die Wicklung 5 fließt ein sich entsprechend der Raumtemperatur ändernder Strom.

Es ist ferner möglich, die Gleichstromquelle 34 durch eine Wechselstromquelle und die Wechselstromquelle 32 durch eine Gleichstromquelle zu ersetzen. Da bei der Ausführungsform gemäß F i g. 13 ein digitaler Temperaturfühler verwirklicht wird, ist es nicht erforderlich, eine Vergleichsschaltung mit hoher Empfindlichkeit und Genauigkeit vorzusehen. Somit wird der Temperaturfühler einfach im Aufbau und billig.

Wenn als Wechselstrom aus der Stromquelle 32 ein mit dem Wechselstrom der Versorgungsquelle 28 synchronisierter Sinuswellen- oder Sägezahnwellen-Strom verwendet wird, ist der Schalter 30 je nach der Temperatur phasengeregelt. Somit ist es möglich, nicht nur eine EIN-AUS-Steuerung der Einrichtung 29 zu verwirklichen, sondern auch eine proportionale Steuerung dieser Einrichtung.

Wenn als Widerstand 33 ein Element mit einem magnetischen Widerstandseffekt verwendet wird, ist es möglich, den Widerstand entsprechend der Intensität des magnetischen Feldes zu erhalten, wodurch ein Verschiebungs-Umsetzer realisiert wird. Durch Verwendung des Umsetzers wird eine Positions-Steuerungseinrichtung, ein Berührungsschalter etc. realisiert.

Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung, bei welcher zwei Magnetkerne verwendet werden. Darin bedeuten die Hinweisziffern 41 und 42 Magnetkerne, die Ziffern 51 und 61 mit dem Magnetkern 41 magnetisch gekoppelte Wicklungen und die Hinweisziffern 52 und 62 mit dem Magnetkern 42 magnetisch gekoppelte Wicklungen. Die Wicklungen 51 und 52 sind in Serie geschaltet und in den geschlossenen Stromkreis 9 eingefügt. Die Wicklungen 61 und 62 sind mit umgekehrten Polaritäten zueinander in Serie geschaltet. Der Strom Ib der Stromquelle 4 fließt gemeinsam durch die Wicklungen 61 und 62. Wenn gemäß F i g. 1 die Ausgangsspannung eo erzeugt wird, werden je nach der Polarität eines Stroms i, wie beispielsweise gemäß F i g. 15a, Ausgangsspannungen ei und es, wie beispielsweise gemäß den Fig. 15b bzw. 15c, längs der Wicklungen 61 bzw. 62 erzeugt. Somit erhält man zwischen den Ausgangsklemmen 7 und 8 eine Ausgangsspannung eo entsprechend der Summe von e\ und C₂, welche beispielsweise in F i g. 15d gezeigt ist. Es ist möglich, eine Bedingung für die Erzeugung eines Ausgangssignals zu ändern, beispielsweise einen Schwellenwert durch Änderung der Windungszahl der Wicklungen 61 und 62 etc.

Unter der Annahme, daß ein erster Kreis el den Magnetkern 41 und die Wicklungen 51 und 61 und ein zweiter Kreis c2 den Magnetkern 42 und die Wicklungen 52 und 62 umfassen, sind somit beide Ausgangsgrößen des ersten und zweiten Kreises c 1 und c 2 das Signal »0« in einem Zustand I, nur die Ausgangsgröße des ersten Kreises c 1 das Signal »1« in einem Zustand II und beide Ausgangsgrößen des ersten und zweiten Kreises c 1 und c2 das Signal »1« in einem Zustand III, wie in Fi g. 16 gezeigt. Die Signale »1« und »0« stellen die Anwesenheit bzw. Abwesenheit einer Ausgangsspannung dar.

Daher kann die Form einer Hysteresis-Kennlinie, welche beispielsweise in Fig. 17a gezeigt ist, durch die Ausgangsspannung der Wicklungen 61 und 62 erfaßt werden. Ferner ist es möglich aufzuspüren, daß ein zu erfassender Zustand innerhalb oder außerhalb irgend-

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eines Bereiches liegt, wie in den Fig. 17b oder 17c gezeigt. Wenn beispielsweise der Strom Ib der Stromquelle 4 gemäß F i g. 13 der Umgebungstemperatur entspricht, kann die Einrichtung 2, beispielsweise ein Heizapparat, derart gesteuert werden, daß sie bei einer Temperatur 7! eingeschaltet und bei einer Temperatur T₂ ausgeschaltet wird. Da das Innere und das Äußere irgendeines Bereiches bestimmt wird, ist es beispielsweise möglich, ein Signal, wie ein Temperatur-Alarmsignal, zu erzeugen. Die Grenzen zwischen den in Fig. 16 aufgezeigten Zuständen 1, II und III werden beliebig festgelegt durch Veränderung der Schwellenwerte des ersten und zweiten Kreises ei und c2. Die in Fig. 14 aufgezeigte Konzeption kann den verschiedenen Ausführungsformen gemäß Fig.8, 11 und 13 zugeordnet werden.

Zur Unterscheidung der Ausgangssignale e\ und &2 von dem zusammengesetzten Signal eo in Fig. 14 wird die Polarität des Stroms / verwendet. Das heißt, das zusammengesetzte Signal eo wird auf der Basis der Phase des Stroms /synchron gleichgerichtet. Die Anzahl der Magnetkerne kann mehr als zwei sein. In diesem Fall werden die Ausgangssignale unabhängig von den den jeweiligen Magnetkernen zugeordneten Wicklungen abgeleitet, da diese Ausgangssignale nicht auf eine

V/eise wie beispielsweise eine synchrone Gleichrichtuni unterschieden werden. Somit wird eine Anordnung mi einer Vielzahl von Funktionen realisiert. Da eim Schaltung, welcher ein zu erfassender Strom aufgepräg ist, in einer Gleichstromkomponente von der erfin dungsj»emäßen Detektorschaltung getrennt ist, kam eine Interferenz zwischen diesen Schaltungen eliminier werden.

Da für die Detektion Magnetkerne verwende werden, wird in der Detektorschaltung wenig Energii verbraucht.

Es ist möglich, einen Schwellenwert beliebig zi verändern. Da man das Ausgangssignal der Detektor schaltung digital erhält, ist nicht notwendig, eim besondere Schaltung für die Digitalisierung vorzuseher Ferner ist es nicht erforderlich, außer einem Magnet kern, wie beispielsweise einem Ferritringkern, besonde re Einrichtungen vorzusehen. Somit wird eine Überwa chungsschaltung geschaffen, weiche bemerkenswer kompakt und leicht ist und die ferner billig um zuverlässig ist. Ein Umsetzer für eine Variable, wii beispielsweise ein Temperatur, kann dadurch realisier werden, daß man erreicht, daß die Variable dem Wer eines Resistors, einer Spannung, einem Strom etc entspricht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Überwachungsschaltung mit mindestens einem Magnetkern mit rechteckiger Hystereseschleife, zwei mit dem Magnetkern gekoppelten Wicklung ' durch deren eine der zu überwachende Signalstr fließt und an deren anderer ein Ausgangssignai abgegriffen wird, sowie mit einer Stromquelle, die in dem Magnetkern einen Magnetfluß erzeugt, der dem vom Signalstrom erzeugten Magnetfluß entge- "> gengerichtet ist, wobei einer der beiden Magnetflüsse alterniert, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (4) zu der anderen Wicklung (6) parallel geschaltet und entsprechend einem Schwellenwert derart einstellbar ist, daß die Hysterese- i"> schleife des Magnetkerns (3) nur dann durchlaufen wird, wenn der Signalstrom den Schwellenwert überschreitet.

2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei der Signalstrom ein Wechselstrom ist, dadurch gekenn- ■?< > zeichnet, daß die Stromquelle (4) einen Gleichstrom erzeugt.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine mit der anderen Wicklung (6) verbundene Steuereinrichtung (12; 27) und ein von -^>r> dieser gesteuertes, in den Signalstromkreis eingeschaltetes Schaltelement (13; 24) (F i g. 8,11).

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ein steuerbarer Siliciumgleichrichter (13; 24) ist (F i g. 8,11). > <>

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen mit der anderen Wicklung (6) verbundenen Gleichrichter (14) (F ig. 8).

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (12) ein mit seinem Löscheingang (R) an die andere Wicklung (6) angeschlossenes Flipflop (16), ein zwischen den Ausgang (Q) und den Setzeingang (S) des Flipflops (16) geschaltetes Verzögerungsglied (17) und einen an den Ausgang (Q,) des Flipflops (16) angeschlossenen Steuerverstärker (18) umfaßt (F ig. 8).

7. Verwendung der Schaltung nach Anspruch 3 oder 4 zum Anfahren eines Einphasen-Induktionsmotors, wobei die genannte eine Wicklung (5) in Serie liegt mit einer Parallelschaltung, deren einer Zweig eine Motorhauptwicklung (21) und deren anderer Zweig in Serie eine Anfahrwicklung (22), einen Kondensator (23) und das Schaltelement (24) enthalt (F ig. 11).

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Wicklung (6) mit einem temperaturabhängigen Element (26) in Serie geschaltet ist (F ig. 11).

9. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Magnetkerne (41,42) vorhanden sind, deren eine Wicklungen (51, 52) in Serie und deren andere Wicklungen (61, 62) gegensinnig i_n Serie geschaltet sind (F i g. 14).

K). Verwendung der Schaltung nach Anspruch 1 zur Temperaturregelung, wobei der Signalstrom ein von einer Temperatur-Meßeinrichtung (33, 34) erzeugter Gleichstrom ist, daß die Stromquelle (32) einen Wechselstrom erzeugt, und daß die andere Wicklung (5) mit einer eine Heiz- oder Kühleinrichtung (29) schaltenden Steuereinrichtung (31) verbunden ist (F ig. 13).