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"Schaltungsanordnung zur Kurzschluß- und Uberlastsicherung
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eines Beistungsschaltkreises" Die Erfindung bezieht sich auf eine
Schaltungsanordnung zur Kurzschluß- und Überlastsicherung eines Iieitungsschaltkreises'
bei der zwischen Eingang und Ausgang ein UND-Glied, eine Endstufe, ein Strombegrenzer
und ein Überlastfühler geschaltet sind und liegt auf dem Gebiet der elektronischen
Steuer- und Regeltechnik.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift 23 60 678 ist eine Ansteuerschaltung
für Relais, Lampen und Magnetventile bekannt, bei der der Beistungsschaltkreis im
Überlastfall abschaltet.
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Die Schaltungsanordnung besteht aus der Reihenschaltung eines UND-Gatters,
einer Endstufe, Spannungsbegrenzers und ohmschen Widerstandes. Der ohmsche Widerstand
steuert über einen Schwel -wertschalter und ein Verzögerungsglied ein Flipflop.
Das Flipflop ist mit einem Taktgenerator verbunden und als bistabiles Schaltelement
ausgebildet, so daß es über einen Eingang gesetzt und über einen anderen Eingang
rückgesetzt wird. Das Flipflop gibt ein logisches Signal auf den Eingang des UND-Gatters.
Bei zu hohem Strom in dem Beistungsschaltkreis gibt das Flipflop sein Null-Signal
an das UND-Gatter und schaltet dieses ab.
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Der Taktgenerator sorgt für ein Umkippen des Flipflops und damit Durchschalten
des UND-Gatters. Durch den Einsatz von Verzögerungsglied, Taktgenerator und Flipflop
ist ein hoher Aufwand erforderlich.
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Auch aus einem Prospekt der Fa.Thomson-CSF ESM 1607 "Integrierter
Lampen/Relais-Treiber" ist eine Anordnung zur Begrenzung eines einstellbaren Ausgangsstromes
bekannt. Mittels eines thermischen Überlastungsschutzes wird die Schaltungsanordnung
bei erhöhtem Strom abgeschaltet. Aufgrund der Verwendung der Schaltungsanordnung
als Lampentreiber wird eine hohe Schnelligkeit zum Abschalten der Last nicht gefordert.
Durch den thermischen Schutz ist eine Totzeit gegeben, wodurch das geforderte kurzfristige
Abschalten nicht ermöglicht wird.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Uberstromsicherung zu finden,
die schnell abschaltet, hohe Ströme verträgt, sowie in integrierter oder diskreter
Technik verwirklicht werden kann Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß
zwischen dem UND-Glied und der Endstufe ein Verzögerer geschaltet ist, daß an einem
Ausgang des Uberlastfühlers ein Rückführkanal angeschlossen ist, der über einen
Schwellwertschalter auf einen Sperreingang des UND-Gliedes führt, so daß im Kurzschluß-
oder Uberlastfall der überlastfühler den erhöhten Strom feststellt und über einen
Schwellwertschalter den Sperreingang des UND-Gliedes ansteuert und dadurch das UND-Glied
sperrt, so daß nach der Ausschaltverzögerungszeit des Verzögerungsgliedes der Ausgang
des Beistungsschaltkreises gesperrt wird, wodurch iiber den Schwellwertschalter
das UND-Glied mit seinem Sperreingang wieder durchschaltet und nach Ablauf einer
Einschaltverzogerungszeit des Verzögerungsgliedes den Ausgang des Leistungsschaltkreises
freigibt. Bei anhaltender Uberlast oder anhaltendem Kurzschluß wechselt der Ausgang
des Beistungsschaltkreises periodisch zwischen Null-Signal und L-Signal, wobei die
Pulsdauer durch die Ausschaltzeit und die Pausendauer
durch die
Einschaltzeit des VersöErerungsgliedes eingestellt werden. Ein vom Schwellwertschalter
gesteuerter Strombegrenzer verhindert, daß während eines Taktimpulses ein unzulässig
hoher Ausgangsstrom fließt.
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In einer Ausgestaltung ist ein Speicher zwischen das UND-Glied und
den Schwellwertschalter derart geschaltet, daß bei Anlegen eines L-Signales an den
Eingang des UND-Gliedes und den Eingang des Speichers der Ausgang des Leistungsschaltkreises
periodisch ein- oder ausgeschaltet wird, wodurch nach Aufheben des Kurzschluß- oder
Überlastfalles der Ausgang selbsttätig wieder auf L-Signal schaltet, und daß bei
Anlegen eines L-Signales an den Eingang des UND-Gliedes und eines Null-Signal es
an den Eingang des Speichers der Ausgang des leistungsschaltkreises im Kurzschluß-
oder Überlastfall abgeschaltet wird und nach Aufheben des Kurzschluß- oder Überlastfalles
so lange abgeschaltet bleibt bis am Eingang des Speichers durch Anlegen eines L-Signales
eine ---i-folgt, durch die der Ausgang wieder auf L-Signal geschaltet wird.
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Vorteilhaft ist der in Bezug auf Spannungsfestigkeit, Leistungsvermögen
und Schnelligkeit universelle Einsatz der nachgesuchte Schaltungsanordnung trotz
des geringen Bauelementeaufwandes.
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Kurzzeitige Stromspitzen , die ein Abschalten der Anordnun ur Folge
haben könnten, werden ebenso unterdrückt wie kurze Störspitzen. Diese Störunterdrückung
wird erreicht durch die Einschaltverzögerungszeit t1 des Verzögerers. Durch den
Aufbau der Anordnung sowohl in diskreter als auch in integrierter Technik können
Betriebsspannungen sehr unterschiedlicher Höhe angelegt werden. Die erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung kann jeder Gegebenkeit angepaßt werden.
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Ein Ausfuhrungsbeispiel der Schaltungsanordnung wird nachstehend anhand
der Zeichnung näher erläutert.
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Zwischen dein Eingang 1 und dem Ausgang 13 sind ein UND-Glied 2 mit
dem Eingang 3 und den inversen Eingängen 4 und 15, ein Verzögerer 6, ein Leistungsverstärker
9, ein Strombegrenzer 10 und ein Uberlastfühler 12 geschaltet. Von dem Überlastfühler
12 führt eine Verbindung auf den Schwellwertschalter 11, der wiederum mit dem Sperreingang
4 des UND-Gliedes 2 und dem S;rombegrenzer 1D verbunden ist. er Strombegrenzer 10
wird vom chwe wer schater 11 gesteuert.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
die in der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist, ist an den Schwellwertschalter
11 ein Speicher 14 mit externem Eingang 16 angeschaltet. Der Ausgang des Speichers
14 ist mit dem Sperreingang 15 des UND-Gliedes 2 verbunden.
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Hierdurch erfolgt wahlweise durch Anlegen eines L-Signales an den
externen Speichereingang bei Aufheben eines Kurzschlusses eine selbsttätige Quittierung
oder bei einen Null-Signal am externen Sperreingang nach Aufheben eines Kurzschlusses
am Ausgang eine Quittierung nur manuell durch Anlegen eines L-Signales an den externen
Speichereingang.
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Im Kurzschluß- oder Überlastfall spricht der Uberlastfühler 12 an
und steuert über den Schwellwertschalter 11 den Sperreingang 4 des UND-Gliedes 2
an. Das am Eingang 1 anliegende logische L-Signal wechselt am Ausgang des UND-Gliedes
2 auf Null-Signal. Nach Ablauf der Ausschaltverzögerungszeit t2 des Verzögerungsgliedes
6 erscheint am Ausgang 13 der Schaltungsanordnung ebenfalls Null-Signal, die Anordnung
ist also gesperrt.
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Das Null-Signal am Ausgang 13 läßt den Schwellwertschalter 11 wieder
abfallen, wodurch die Sperrbedingung am UND-Glied 2 wieder aufgehoben ist und das
weiterhin am Eingang 1 anstehende L-Signal das UND-Glied passiert. Nach Ablauf der
Einschaltverzögerungszeit t1 des Verzögerers 6 erscheint dieses L-Signal wieder
am Ausgang 13. Der Verzögerer 6 besteht beispielsweise aus einstellbaren RC-Gliedern.
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Bei immer noch anstehendem Kurzschluß oder erhöhtem Strom wechselt
der Ausgang der Schaltungsanordnung periodisch zwischen Null- und L-Signal, wobei
die Periodendauer durch die Ausschaltzeit t2 und die Pausendauer durch die Einschaltzeit
t1 des Verzögerers 6 bestimmt ist.
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Der Strombegrenzer 10 wird vom Schwellwertschalter 11 gesteuert, er
verhindert einen unzulässig hohen Strom während der Pulsdauer.
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Der in der Zeichnung gestrichelt dargestellte Speicher 14 mit Vorzugslage
verhindert, daß im Uberlastfall eine automatische Wiederzuschaltung erfolgt. Es
hat sich nämlich in der Praxis herausgestellt, daß es oftmals vorteilhaft sein kann,
wenn die Anordnung im Überlastfall erst nach Registrierung durch das Bedienungspersonal
manuell wieder eingeschaltet wird. Dies erfolgt vorteilhafterweise durch ein auf
den Eingang 16 geführtes externes Signal.
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Durch Anlegen eines Null-Signales ist der Kurzschluß gespeichert.
Durch Anlegen oder Abschalten des externen Signals kann vom Anwender wahlweise von
der einen Betriebsart (automatische Störabschaltung, selbstquittierender Betrieb)
auf die andere (manuelles Zuschalten nach Fehlererkennung) umgeschaltet werden.
Dies wird unter anderem bei Antrieben, die sich nicht selbst wieder einschalten
dürfen, in den VDE-Vorschriften 0113 gefordert.
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