DE2727130A1

DE2727130A1 - Verknuepfungsschaltkreis fuer festkoerperrelais

Info

Publication number: DE2727130A1
Application number: DE19772727130
Authority: DE
Inventors: David A Fox
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1976-06-21
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1977-12-29
Also published as: FR2393475B1; JPS5747858B2; NL7705854A; IT1080844B; DE2727130C2; CA1087695A; GB1561406A; JPS52156364A; FR2393475A1

Description

Ernst Startmann

4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9

Düsseldorf, 15. Juni 1977 46,602
7735

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa._f V. St, A.

Verknüpfungsschaltkreis für Festkörperrelais

Die Erfindung betrifft einen Steuer-Verknüpfungsschaltkreis zur Steuerung des Betriebs eines Festkörperrelais in einem von mehreren Betriebszuständen, die Erfindung richtet sich also auf eine elektronische Schaltung zur Steuerung der elektrischen Leistung, insbesondere auf eine digitale logische Schaltung zur Steuerung des Betriebszustandes eines Festkörperrelais.

Bei elektrischen Leistungssystemen steigt immer mehr das Interesse an der Benutzung von Festkörperrelais zur kontrollierten Erregung einer Last von einer Leistungsquelle. Für Gleichspannungs-Schaltkreise nimmt ein derartiges Relais meist die Form irgendeines transistorisierten Schalter-Schaltkreises an, wie beispielsweise in der US-Patentschrift 3 898 552 offenbart.

Bei verschiedenen Anwendungen werden verschiedene Betriebsarten für das Festkörperrelais erforderlich. Zwar mag der gleiche grundlegende Leistungsschalter-Schaltkreis in allen diesen Betriebszuständen anwendbar sein, doch erfordern diese unterschiedliche Arten von Steuerungsschaltkreisen, um zu bewirken, daß der Leistungsschalter in der vorgesehenen Weise arbeitet.

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Telefon (O211) 32 08 58 Telegramme Custopat

Die von einem Festkörperrelais gewünschten Funktionen sind direkt analog zu den Funktionen von elektromechanischen Relais. Die erforderlichen Funktionen umfassen die folgenden: normalerweise offen (NO), normalerweise geschlossen (NC) und verriegelt. Bei normalerweise geöffnetem Betrieb muß das Festkörperrelais (SSR = Solid State Relay) offen sein oder zwischen der Quelle und der Last einen offenen Schaltkreis bilden, wenn nicht ein Steuersignal an den Leistungsschalter angelegt wird, um diesen zu schließen und den Stromkreis zwischen Quelle und Last zu schließen. Bei normalerweise offenem Betrieb wird der Leistungsschalter nur solange geschlossen sein, solange das Steuersignal an ihm angelegt ist. Bei normalerweise geschlossenem Betrieb tritt der umgekehrte Fall auf, wobei der Schalter eingeschaltet und der Lastkreis geschlossen ist, mit der Ausnahme, daß das Steuersignal von einer gewissen Art vorhanden ist, die die ünterbBchung des Lastkreises bewirkt und aufrechterhält. Bei beiden Betriebszustänäen., dem normalerweise offenen und dem normalerweise geschlossenen Betrieb, tritt eine Änderung des Zustandes des Relais nur infolge einer Änderung des angelegten Steuersignals ataf. Bei der dritten Betriebsart, dem verriegelten Betrieb, kann der Zustand des Relais durch Anlegen eines Steuersignals geändert werden, wobei dieser geänderte Zustand aufrechterhalten bleibt, auch wenn das Steuersignal entfernt wird, bis ein weiteres Steuersignal angelegt wird, um den Zustand wiederum zu ändern.

Alle im vornergehenden Absatz genannten Betriebsarten beziehen sich auf Relais, die man als einpolige, einzügige Relais (SPST, single pole, single throw) bezeichnen kann, weil der Betrieb des Heiais darin besteht, zwischen einer einzigen Leitung oder einem einzigen Leistungsquellenpol und einer einzigen Last eine Verbindung herzustellen oder diese Verbindung zu unterbrechen. Es gibt jedoch auch Systeme, bei denen ein Betrieb zwischen mehreren Leitungen und einer einzigen Last oder einer einzigen Leitung und mehreren Lasten erforderlich ist, wobei einige Zwischenwirkungen der einzelnen Relaisfunktionen vorhanden sind, so dafl eines der Beiais in Phase oder außer Phase

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mit den anderen Relais ist. Für diesen Zweck ist es notwendig, daß die Relais an die zugehörigen unterschiedlichen Steuerkreise in Master-Slave-Beziehung angepaßt werden.

Wegen der Anzahl und Verschiedenheit der von einem SSR gewünschten Funktionen war es bisher notwendig, unterschiedliche spezifische Steuerungsschaltkreise für unterschiedliche geforderte SSR-Funktionen zu verwenden. Das führte zu der natürlichen Konsequenz von schlechter Wirtschaftlichkeit verglichen mit einem einfachen Schaltkreis, der mehrfachen Zwecken dienen konnte.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten logischen Steuerschaltkreis zu schaffen, der die oben angegebenen Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Die Erfindung liegt also in der Schaffung eines logischen SteuerSchaltkreises, der in der Lage ist, den Betrieb eines Festkörperrelais in einem von mehreren Betriebszuständen zu steuern, wobei der Schaltkreis folgende Merkmale aufweist: Schwellwert-AbfühleinrIchtungen zur Reaktion auf ein Eingangsspannungssignal von gegebener Polarität und zumindest einer gegebenen Größe durch Erzeugung eines logischen Signals von verhältnismäßig fester, vorbestimmter Größe, die hinsichtlich ihres Potentials dem Eingang folgt; und ein logisches Verknüpfungsglied mit einem ersten Eingangsanschluß zur Aufnahme des logischen Signals von der Schwellwert-Abfühleinr ichtung und einem zweiten Eingangsanschluß, der auswählbar mit einem Potentialpunkt der Systemleitung oder mit einem Massepotentialpunkt des Leistungssystems verbunden werden kann, um ein Ausgangssignal für den Betrieb eines Festkörperrelais zu schaffen, das entweder ein normalerweise offenes Relais oder ein normalerweise geschlossenes Relais ist.

Insbesondere wird ein in mehreren Betriebszuständen arbeitender logischer Schaltkreis geschaffen, der ein Interface zwischen

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einem niedrigpegeligen Eingangssteuersignal und einem Leistungsschalter in einem Festkörperrelais schafft. Irgendeiner von mehreren Betriebszuständen wird mit einem einzigen Steuerschaltkreis ermöglicht, einschließlich des Betriebs als normalerweise offenes Relais, normalerweise geschlossenes Relais oder als ein verriegeltes Relais. Der gleiche Steuerschaltkreis macht auch Kombinationen derartiger Relais möglich, um mit einem zweiten Relais einen Parallelbetrieb zu ermöglichen, das mit dem ersten Relais in Phase oder außer Phase arbeitet.

Der logische Steuerschaltkreis umfaßt digitale logische Verknüpfungsglieder und zugehörige Bauteile, vorzugsweise in einer einzigen Packung mit bestimmten inneren Zwischenverbindungen innerhalb der Packung, die fixiert sind, aber auch mit mehreren nach außen führenden Anschlüssen, die sich von der Packung •weg erstrecken. Die externen Anschlüsse werden unterschiedlich identifiziert und umfassen einen Anschluß, der als "Betriebs"-Anschluß bezeichnet wird und mit dem die inneren logischen Verknüpfungsglieder in einer solchen Weise zusammenarbeiten, daß die externe Verbindung des Betriebsanschlusses an einen Leitungsanschluß (d. h. auf der Versorgungsseite des Leistungsschalters) eine Steuerschaltung für normalerweise offenen Relaisbetrieb liefert. Der Betriebsanschluß ist alternativ auch mit einem Leistungsmasseanschluß verbindbar, um einen normalerweise geschlossenen Betrieb zu ermöglichen. Der Betriebsanschluß kann auch freigelassen werden, in welchem Falle sich ein verriegeltes Relais ergibt.

Die Betriebsunterschiede ergeben sich daraus, daß der Betriebsanschluß eine interne feste Verbindung in der Packung zu einem Eingang eines logischen Verknüpfungsgliedes aufweist, der ein "exklusives ODER-Verknüpfungsglied" sein kann, dessen Ausgang eine logische "1" ist, wenn irgendeines aber nicht alle seiner Eingänge mit einer "1" beaufschlagt sind. Die Verwendung eines "exklusiv ODER-Gatters" gibt dem Betriebsanschluß die gerade oben beschriebenen Funktionen in dem im folgenden noch genauer zu schildernden besonderen Beispiel. Andere logische Verknüpfungs-

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glieder können verwendet werden und mit den übrigen Teilen der logischen Steuerschaltung verknüpft werden, so daß der Betriebsanschluß andere Betriebsarten als die oben erwähnten ermöglicht. Der wesentliche Punkt ist, daß die erfindungsgemäßen Schaltungen Vorteil aus der Tatsache ziehen, daß durch Schaffung eines logischen Verknüpfungsgliedes mit einem extern zur Verfügung stehenden Anschluß (dem Betriebsanschluß) sich die Möglichkeit ergibt, irgendwelche unterschiedlichen Betriebszustände des Relais dadurch zu erreichen, daß dieser Anschluß auf einen Punkt gebracht wird, der eine logische ^M1" an diesem Eingang des Verknüpfungsgliedes aufrechterhält (z. B. dadurch, daß dieser Anschluß an die Versorgung oder an die Leitung angebunden wird), oder daß dieser Anschluß an einen Punkt angebunden wird, der eine logische "O" aufrechterhält (z, B. Masseleitung) , oder indem der Anschluß unverbunden bleibt (also nicht an eine logische "1" oder eine logische "0" angebunden wird), daß aber intern dieser Verknüpfungsgliedeingang eine logische "1" oder eine logische "O" gemäß dem Zustand von anderen inneren Elementen innerhalb des logischen Steuerschaltkreises "sieht".

Zusätzlich zu dem Betriebsanschluß besitzt der erfindungsgemäße logische Steuerschaltkreis getrennte "Master"- und "Slave"-Anschlüsse, die für Zwischenverbindungen zwischen zwei Relaiseinheiten zur Verfügung stehen, um die gewünschten zweipoligen Anordnungen zu erreichen. Der Master-Anschluß ist derjenige, der einen Ausgang "1" oder "0" von einem inneren logischen Verknüpfungsglied trägt. Dieses Ausgangssignal kann gleich oder unterschiedlich sein, je nach Ausführung der inneren Schaltung, gegenüber dem Ausgang des logischen Steuerungsschaltkreises, der zum Leistungsschalter führt. Der Ausgangsanschluß des "Master" wird, wenn verwendet, mit dem "Slave"-Anschluß verbunden oder mit dem "Slave"-Eingangsanschluß des logischen Steuerschaltkreises eines anderen Relais. Bei dem zweiten logischen Steuerschaltkreis ist daher einer seiner logischen Verknüpfungsglieder mit seinem Eingang zu einem Ausgang des ersten logischen SteuerSchaltkreises verbunden, so daß sie

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- 8 in Phase oder auch außer Phase arbeiten können.

Da die erfindungsgemäßen logischen Steuerschaltkreise nur eine verhältnismäßig kleine Zahl von einzelnen logischen Verknüpfungsgliedern nebst zugehöriger Bauteile benötigen, können sie leicht miniaturisiert werden und in einer einzigen Packung zusammen mit den übrigen Relaisbauteilen zusammengefaßt werden. Alle erforderlichen Funktionen werden durch die Anwendung von acht äußeren Anschlüssen verwirklicht: Leitung, Last, Steuereingang, Steuermasse, Betrieb, Master-Ausgang, Slave-Eingang und Leistungsmasse. Erfindungsgemäße logische Steuerschaltkreise liefern daher eine viel größere Flexibilität bei ihrer Anwendung, als es möglich ist, wenn unterschiedliche logische Steuerschaltkreise für jede einzelne Betriebsart erforderlich sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

Es zeigt:

Fig. 1 ein allgemeines schematisches Diagramm eines Festkörperrelais, das den erfindungsgemäßen logischen Steuerschaltkreis enthält;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm eines typischen Beispieles für ein Festkörperrelais gemäß Fig. 1;

Fig. 3 bis 6

schematische Diagramme von einzelnen Relaiseinheiten zur Anwendung bei unterschiedlichen Betriebsarten;

Fig. 7 einen Satz von Wellenformen zur Verdeutlichung des Betriebs des Relais gemäß dem Betrieb der Fig. 6; und

Fig. 8 bis 10

schematische Diagramme von Master-Slave-Kombinationen

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von Relais, die bei unterschiedlichen Betriebsarten verwendet werden.

In Fig. 1 ist ein verallgemeinertes Schaltkreisschema eines Festkörperrelais (SSR) dargestellt, das zwischen einer Gleichspannungsquelle und einer Last angeschlossen ist. Das SSR umfaßt prinzipiell einen Leistungsschalter-Schaltkreis, der direkt zwischen Quelle und Last angeschlossen ist und einen Steuereingang von einem logischen Steuerschaltkreis aufweist, der wiederum an seinem Eingang einen Eingangssteuerschaltkreis besitzt.

Der Eingangssteuerschaltkreis ist ein Schaltkreis, der auf einige Systemzustände in der Weise reagiert, daß er ein Signal erzeugt, das den Betrieb des Relais beeinflussen kann. In der parallelen US-Anmeldung 698 253, entsprechend der DT-Patentanmeldung P wird ein geeigneter EingangsSteuerschaltkreis beschrieben. Der Eingangssteuerschaltkreis umfaßt vorzugsweise Einrichtungen, die zwischen der Quelle für das Eingangssignal und dem logischen Steuerschaltkreis eine elektrische Isolierung schaffen.

Der logische Steuerschaltkreis umfaßt vorzugsweise an seinem Eingang einen Schwellwert-Abfühlschaltkreisteil, um festzustellen, ob der Charakter (z. B. die Größe und Polarität) des Signals vom Eingangssteuerschaltkreis von der gewünschten Art für den Betrieb des logischen Steuerschaltkreises ist. Der logische Steuerschaltkreis umfaßt prinzipiell logische Verknüpf ungsglieder zur Schaffung eines Signals, das dem Leistungsschalter-Schaltkreis gemäß einem vorzugsweisen logischen Aufbau zugeführt wird.

Der Leistungsschalter-Schaltkreis kann verschiedene Formen annehmen, gemäß bekannter Betriebsanwendungen, siehe beispielsweise die US-PS 3 898 552, die meist als besonders günstig angewendet wird.

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Die vorliegende Erfindung ist aber insbesondere auf den logischen Steuerschaltkreis gerichtet. Obwohl die Anwendungsmöglichkeiten allgemeiner sind, wird die Erfindung prinzipiell anhand eines beispielsweisen Schaltkreises beschrieben, der für Anwendungen entwickelt wurde, bei denen eine hohe Zuverlässigkeit (z. B. gute Rauschimunitat), niedriger Leistungsverbrauch und die Möglichkeit der Miniaturisierung von Wichtigkeit sind, wie beispielsweise für Anwendungen im Luftverkehr.

Insbesondere in Fig. 2 ist ein Schaltschema eines Beispieles für ein SSR wiedergegeben, einschließlich einem logischen Steuerschaltkreis gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Eingang wird von einem Eingangssteuerschaltkreis erzeugt, der beispielsweise einen optischen Isolator P1 enthalten kann, bei dem aber auch statt dessen ein Transistor, ein Operationsverstärker oder auch ein Relais für diesen Zweck vorhanden sein kann.

Der optische Isolator P1 liefert eine elektrische Isolation, was wünschenswert ist. Die Anschlüsse für die Steuerung und für die Steuerungsmasse besitzen keine Verkopplung zum Rest des SSR mit der Ausnahme über P1. Der Steueranschluß erhält bei diesem Beispiel ein Signal von anderswo her, wie beispielsweise von einem Auslöseschaltkreis, wie er in der US-PS 3 697 gezeigt ist. Jedoch könnte dieser Auslöseschaltkreis auch in der Relaispackung als Teil des Eingangssteuerschaltkreises enthalten sein. Siehe auch die bereits angegebene parallele US-Anmeldung 698 253 bzw. deren deutsche Parallelanmeldung P

Wenn ein Steuerstrom durch die lichtemittierende Diode D1 von P1 zu fließen beginnt, schaltet die Strahlung den Fototransistor Qi von Pi ein. Wenn der Transistorteil von P1 einzuschalten beginnt, fällt dessen Kollektorspannung zum Schwellwert von Z1A ab, das ist ein Exklusiv-ODER-Verknüpfungsglied, das als nichtinvertierender Verstärker (oder Pufferverstärker) angeschlossen ist.

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Der Ausgang von Z1A geht auf eine logische ¹¹O", wenn das Steuersignal angelegt wird (beide Eingänge sind "0"), woraufhin nunmehr der Ladekondensator C1 mit einer Rate aufgeladen wird, der von der Stromquellenfähigkeit von Z1A sowie der Größe des Kondensators C1 abhängt. Diese gesteuerte Abfallzeit liefert die erforderliche Steuerrauschimunität für den Schaltkreis. Da Z1A als eine gesteuerte Stromquelle sowohl im hohen als auch im niedrigen Zustand wirkt, wird eine symmetrische Rauschimunität erhalten.

Die Spannung über C1 wird von Z1B abgefühlt, also einem exklusiven ODER-Verknüpfungsglied, das als ein nichtinvertierender Verstärker angeschlossen ist. Z1B bildet zusammen mit R3 und R4 einen Schmitt-Trigger mit positiver Schnappwirkung um die Schwellwertspannung von Z1B herum. Dies liefert ein sauberes logisches Signal für den Rest der Steuerschaltung. Z1A besitzt ein Paar Eingänge, von denen einer mit der geregelten B+-Versorgung mittels Widerstand R1 sowie mit dem Kollektor des Fototransistors Q1 verbunden ist. Der andere Eingang von Z1A ist mit Leistungsmasse verbunden. Z1B ist ebenfalls mit seinem einen Eingang an Leistungsmasse angeschlossen, während der andere Eingang über Widerstände R2 und R3 mit dem Ausgang von Z1A verbunden ist, während Widerstand R4 in einem Schaltkreiszweig zwischen diesem Eingang und dem Ausgang von Z1B liegt. Kondensator C1 liegt zwischen der B+-Leitung und einem Punkt zwischen den Widerständen R2 und R3. Die Elemente Z1A, Z1B, R1, R2, R3, R4 und C1, die in der dargestellten Weise miteinander verbunden sind, können als der Schwellwert-Abfühlteil des logischen Steuerschaltkreises 14 angesehen werden, der auch den logischen Schaltkreisteil 13 umfaßt.

Der logische Schaltkreisteil 13 umfaßt die logischen exklusiv-ODER-Verknüpfungsglieder Z1C und Z1D, von denen Z1C als das "Haupt"-Verknüpfungsglied angesehen werden kann, da es bei allen Betriebszuständen und bei allen Kombinationen wirksam ist. Es besitzt einen Eingang 16 mit einer festen Verbindung über R6 zum Ausgang von Z1B. Der gleiche Eingang 16 ist über

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Widerstand R7 mit dem Slave-Eingangsanschluß des Relais verbunden. Der Ausgang von Z1C läuft zu dem Leistungsschalter wie auch zu einem Eingang von Z1D. Z1D ist ein "Hilfs"-Verknüpfungsglied, das nur in Wirkung tritt, wenn das dargestellte Relais von dem Ausgang von Z1D (dem Master-Ausgangsanschluß) an ein anderes Relais angeschlossen ist, wie noch beschrieben wird.

Das Hauptverknüpfungsglied Z1C besitzt einen zweiten Eingang 18, der über R8 permanent mit Z2 am Anschluß Q verbunden ist. Z2 ist ein D-artiges Flipflop, das so angeschlossen wird, daß es umklappt. Die Umklappwirkung tritt auf, wenn der Takteingang (C) von Z2 positiv wird. Der Eingang 18 von Z1C ist auch über R9 mit dem externen Betriebsartanschluß verbunden.

Bevor mit der Beschreibung des logischen Schaltkreisteils fortgefahren wird, sollte zunächst der Leistungsschalter-Schaltkreis 20 angeführt werden, hauptsächlich deshalb, um zu zeigen, wie die Anschlüsse "Leitung", "Last" und "Leistungsmasse" aus dem Relais herauskommen. Zwar ist das besondere Beispiel des Schalters 20 aus Vollständigkeitsgründen dargestellt, doch sei darauf hingewiesen, daß dieser Schalter im allgemeinen gemäß dem bereits genannten US-Patent 3 898 552 aufgebaut ist und daher hier nicht in größeren Einzelheiten erläutert wird.

In Fig. 2 ist zu erkennen, daß das SSR die Aufbaublöcke der Fig. 1 umfaßt und es ist ebenfalls zu sehen, daß das SSR acht externe Anschlüsse aufweist, wie in Fig. 3 dargestellt. Das SSR ist hier in einer Einheitspackung enthalten, wobei die acht Anschlüsse der Packung in irgendeiner Weise bezeichnet sind, beispielsweise folgendermaßen:

L - Leitung;

MD - Mode (Betriebsart);

S - Slave-Eingang;

CG - Steuermasse (Control Ground);

LD - Last (Load);

PG - Leistungsmasse (Power Ground);

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M - Master-Eingang;

C - Steuerung (Control).

Es sei nun die Beschreibung des logischen Schaltkreisteiles fortgesetzt:

Falls keine Verbindung zum Slave-Eingang vorhanden ist und der Betriebseingang (Mode) an der Leitung festgesetzt ist, wie in Fig. 4 dargestellt, läuft der Ausgang von Z1B durch R6 nach Z1C, der mit einer logischen "1" am Mode-Eingang als ein Inverter arbeitet. Der Ausgang von Z1C, in Phase mit dem Steuereingang, wird dann eine logische "1" und schaltet Q2 und Q3 ein, die die Leistungsstufe 20 steuern. Somit wirkt das SSR als ein normalerweise offener Schalter, wenn gemäß Fig. 4 angeschlossen. Die Widerstände R8 und R9 besitzen eine solche Größe, daß die Eingänge des Mode-Einganges über irgendwelche Signale von Z2 dominieren.

Wenn der Mode-Eingang mit Leistungsmasse verbunden ist, wie in Fig. 5 dargestellt, wird Z1C nichtinvertierend und der Schalter wird zu einem normalerweise geschlossenen Schalter.

Wenn der Mode-Anschluß offengelassen wird, Fig. 6, kann die Funktion des Schaltkreises am besten bezüglich der Wellenformen der Fig. 7 verstanden werden. Wellenform A zeigt eine mögliche Form des steuernden Eingangssignals, wenn man Rauschen vernachlässigt und B ist der Z1B-Ausgang, der am Anschluß C des Z 2-Taktgebers angeschlossen ist.

Mit offenem Mode-Anschluß wird der Ausgang von Z2 am Anschluß Q (Welle C) nunmehr wirksam. Dieser Ausgang sowie der Ausgang von Z1B sind mit den Eingängen 16 und 18 des exklusiven ODER-Verknüpfungsgliedes Z1C verbunden , dessen Ausgang so verläuft, wie bei Welle D gezeigt. Der Schalter klappt vom Ein- in den Auszustand nur an der Anstiegskante des Steuersignals, wodurch der verriegelte Betrieb des Relais ermöglicht wird (Welle E). Der Anfangszustand des Schalters wird durch die Verbindung

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von CR1 und R5 an den Eingangsanschluß S von Z2 festgelegt.

Das Verknüpfungsglied Z1D ist als ein Inverter angeschlossen, um ein Master-Ausgangssignal zu erhalten, das hinsichtlich des Zustandes von Z1C ("1", wenn Z1C abgeschaltet ist) invertiert ist. Der Slave-Eingang ist durch die Widerstände R6 und R7 so ausgeführt, daß er die normalen Steuereingangssignale überspielt und direkt den Zustand von Z1C beeinflußt. Wenn die Mode-Steuerung am Leitungseingang (Fig.8 und 9) angeschlossen ist, wird ein Slave-Schalter den gleichen Zustand annehmen, wie der Master, mit dem er verbunden ist. Falls die Mode-Steuerung mit Leistungsmasse (Fig. 10 und 11) verbunden ist, nimmt der Slave-Schalter den entgegengesetzten Zustand wie der Master an, mit dem er verbunden ist.

Die Leistung für den logischen Steuerschaltkreis wird vom Leitungseingang über Widerstand R16 abgeleitet und durch CR2 geregelt.

Die folgende Tabelle summiert den Betrieb des SSR in den verschiedenen beschriebenen Verbindungen:

Betriebsartanschluß verFunktion bunden mit

Einfacheinheit (oder Master) normalerweise offen Leitung Einfacheinheit (oder Master) normalerweise Leistungsmasse

geschlossen

Einfacheinheit (oder Master) verriegelt (nicht angeschlossen)

Slave-Einheit nichtinvertierend Leitung

Slave-Einheit invertierend Leistungsmasse

Die folgende Tabelle identifiziert die Bauteile, die - lediglich als Beispiel - geeignet sind, in dem logischen Steuerschaltkreis 14 der Fig. 2 verwendet zu werden und die so arbeiten, daß die folgenden Anforderungen erfüllt werden:

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S teuerSpannung Steuerstrom Steuerungsisolierung

Steuerrauschenimunität Bauteile:

Widerstände R1 und R4 Widerstände R2 und R5 Widerstände R3, R6 und R8

Widerstände R7, R9 und R1O Kondensator C1

Zener-Diode CR1 Zener-Diode CR2 Exklusiv-ODER-Verknüpfungsglieder Z1 D-Flipflop Z2

16 - 32 V Gleichspannung weniger als 50 mA größer als 5000 MOhm 1 - 5 ms

1 MOhm 20.000 0hm 100.000 0hm 10.000 Ohm 0,1 Mikrofarad 3,3 V 8,2 V

MC 14507 MC 14013

Die logische Steuerschaltung gemäß der Erfindung ist teilweise deshalb von Vorteil, weil alle elektrischen Bauteile des gesamten Relais auf einem einzigen Substrat in einer einzigen Packung montiert werden können. Die allgemeine Art der Bauteilzusammensetzung und der Verpackung kann gemäß der US-Patentanmeldung 533 4O5 vom 16.12.1974 vorgenommen werden.

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um sie insbesondere als kleine leichtgewichtige Einrichtung für die Anwendung bei Flugzeugen zu verwenden, oder wo schwierige Umgebungsverhältnisse vorhanden sind. Die Erfindung ist aber natürlich nicht auf solche Fälle begrenzt, wo Raumerfordernisse und Dauerhaftigkeit von besonderer Bedeutung sind, vielmehr kann sie auch andere Formen annehmen, bei denen die Vorteile aufrechterhalten bleiben, daß ein einziger logischer Steuerungsschaltkreis geschaffen wird, der die Fähigkeit besitzt, durch auswählbares Verbinden von äußeren Anschlüssen verschiedene Relaisfunktionen zu schaffen, einschließlich eines normalerweise offenen, eines normalerweise geschlossenen und eines verriegelten Relais bei ein- oder zweipoligen Konfigurationen.

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Die allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise für Gleich- und Wechselstrom-Leistungsrelais anwendbar. Eine Wechselstrom-Version würde lediglich einen Wechselstrom-Leistungsschalter-Schaltkreis mit einer Gleichstrom-Leistungsversorgung für den logischen Steuerschaltkreis gemäß der Erfindung erfordern. Der Wechselstrom-Leistungsschalter-Schaltkreis kann aus verschiedenen bekannten Schaltkreisfunktionen ausgewählt werden, wobei der logische Steuerschaltkreis die Verknüpfungssignale liefert.

ES/jn 3

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Claims

Patentansprüche

Logischer Steuerschaltkreis zur Steuerung des Betriebs eines Festkörperrelais in irgendeinem von mehreren Betriebszuständen, gekennzeichnet durch Schwellwert-Abfühleinrichtungen (12), die auf ein Eingangsspannungssignal gegebener Polarität und zumindest einer gegebenen Höhe dadurch reagieren, daß sie ein logisches Signal von verhältnismäßig fester, vorbestimmter Größe liefern, das hinsichtlich der Polarität dem Eingang folgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein logisches Verknüpfungsglied (Z1C) vorgesehen ist, das einen ersten Eingangsanschluß (16) zur Aufnahme des logischen Signals von den Schwellwert-Abfühleinrichtungen sowie einen zweiten Eingangsanschluß (18) aufweist, der auswählbar mit einem Potentialpunkt der Systemleitung oder mit einem Potentialpunkt der Systemleistungsmasse verbindbar ist, um ein Ausgangssignal für den Betrieb des Festkörperrelais entweder als normalerweise offenes Relais oder als ein normalerweise geschlossenes Relais zu schaffen.
2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingangsanschluß des logischen Verknüpfungsgliedes eine feste Zwischenverbindung zu internen Einrichtungen (Z2) besitzt, um eine Signaländerung im logischen Zustand nur bei einer vorbestimmten Änderung der

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ORIGINAL INSPECTED

Wellenform des logischen Signals von der Schwellwert-Abfühleinrichtung zu erzeugen, durch Einrichtungen (R8, R9) zum Überspielen des Signals von den internen Einrichtungen, wenn der zweite Eingangsanschluß mit entweder einem Potentialpunkt der Systemleitung oder mit einem Potentialpunkt der Systemleistungsmasse verbunden ist, wobei das Relais einen verriegelungsartigen Betrieb zeigt, wenn der zweite Eingangsanschluß frei von einer Verbindung mit dem Potentialpunkten der Leitung oder der Leistungsmasse ist.
3. Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das logische Verknüpfungsglied einen Ausgangsanschluß besitzt, der mit einem Eingangsanschluß eines logischen Hilfsverknüpfungsgliedes (Z1D) verbunden ist, das einen anderen Eingangsanschluß zur Verbindung mit einem Potentialpunkt der Leitung aufweist, wobei das logische Hilfsverknüpfungsglied einen Ausgangsanschluß aufweist, der mit einem logischen Steuerschaltkreis eines zweiten Festkörperrelais verbindbar ist.
4. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingangsanschluß des logischen Verknüpfungsgliedes auch mit einem externen Anschluß versehen ist, um ein logisches Signal von einem logischen Steuerschaltkreis eines zweiten Festkörperrelais aufzunehmen.

Beschreibung;

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