-
Relais - Halteschaltung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zum Halten eines Relais, wobei nach erfolgtem Anzug des Relais von einer ersten
Stromquelle auf eine zweite Stromquelle umgeschaltet wird, welche den Haltestrom
für das Relais liefert.
-
Für Relaisschaltungen mit unterschiedlichen Anzugs- und Haltebedingungen
sind in der Wählvermittlungstechnik Relais mit einer niederohmigen und einer hochohmigen
Wicklung gebräuchlich. Dabei hat die niederohmige Wicklung beispielsweise 60 a und
die hochohmige Wicklung 1000 Q. Der Anzug des Relais erfolgt über die hochohmige
Wicklung, die niederohmige Wicklung kann dabei in Reihe geschaltet sein. Nach dem
Anzug des Relais werden beispielsweise durch Hilfskontakte des Relais die hochohmige
Wicklung kurzgeschlossen und ein Widerstand in Reihe zur niederohmigen Wicklung
eingefügt, der den Strom durch die niederohmige Wicklung auf den Wert des Haltestroms
einstellt. Die Haltewicklung ist niederohmig, damit bestimmte Sperrfunktionen durchgeführt
werden können, beispielsweise die Verhinderung des Doppelaufprüfens eines Wählers.
Wenn auch bei einem Relais die Halteerregung wesentlich kleiner ist als die Anzugs
erregung, so kann der Haltestrom wegen dieser Niederohmigkeit trotzdem einen ähnlich
hohen Wert wie der Anzugsstrom aufweisen. Ein derartiger hoher Wert des Haltestroms
hat den Nachteil, daß der Stromquelle ziemlich viel Energie entnommen wird. Dies
wirkt sich besonders bei einem Vermittlungssystem mit vielen derartigen Relaisanordnungen
sehr nachteilig aus. Die Stromquelle ist in diesem Fall beispielsweise die Amtsbatterie
mit 60 Volt Klemmenspannung und einem in Reihe geschalteten ohmschen Widerstand.
Es
ist denkbar, zur Reduzierung der Verlustleistung nach Anzug des Relais auf einen
Haltestromkreis umzuschalten, der von einer Gleichstromquelle mit einer niedrigeren
Klemmenspannung gespeist wird. Eine derartige Maßnahme mit verkleinerter Klemmenspannung
hat jedoch den Nachteil, daß der notwendige Haltestrom für das Relais leichter unterschritten
werden kann wenn im Stromkreis eine überlagerte Störspannung auftritt. Eine solche
Störspannung kann besonders dann entstehen, wenn an einem bestimmten Punkt des Haltestromkreises
eine Üb ertragungsad er angekoppelt ist. Als Beispiel dafür sei die c-Ader eines
Wählverbindungssystems genannt. Eine Erdspannung auf dieser Ader bewirkt in der
rufenden Vermittlungsstelle den Anzug eines bestimmten Relais, auch Prüfrelais genannt.
Dieses Relais leitet den Aufbau einer Wählverbindung ein und befindet sich während
der Dauer dieser aufgebauten Verbindung im angezogenen Zustand. Eine Wegnahme der
Erdspannung auf der zugehörigen c-Ader bewirkt das Abfallen des Prüfrelais und damit
das Auslösen der Wählverbindung. Eine Störspannung entsprechender Amplitude und
Frequenz, welcher dieser c-Ader überlagert ist, kann daher bei ungünstiger Bemessung
des Haltestromkreises ein solches Auslösen verursachen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zum Halten eines Relais anzugeben, wobei der Leistungsverbrauch möglichst gering
ist. Die Schaltungsanordnung soll gegenüber Störspannungen, die ein Abfallen des
Relais verursachen, möglichst unempfindlich sein.
-
Diese Aufgabe wird mit einem Schwellwertschalter und einer logischen
Einrichtung, welche nach erfolgtem Anzug des Relais eine erste, den Anzugsstrom
liefernde Stromquelle abschalten und eine zweite, den Haltestrom liefernde Stromquelle
anschalten, dadurch gelöst, daß ein Regler abhängig vom Strom durch die Relaiswicklung
mittels eines in Reihe zur ersten Stromquelle angeordneten steuerbaren Widerstandes
diesen Strom regelt.
-
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
näher beschrieben und erläutert werden. Es zeigen: Figur 1 das Prinzipschaltbild
der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung, Figur 2 den Stromlaufplan des Ausführungsbeispieles
der- Erfindung, Figur 3 das Zeitdiagramm zur Darstellung der. Wirkung des Ausführungsbeispieles.
-
Im Prinzipschaltbild gemäß Fig. 1 bilden die Spannungsquelle Ul und
der Widerstand R1 die erste Stromquelle (J1) und die Spannungsquelle U2 sowie der
Widerstand R2 die zweite Stromquelle (J2). Die Stromquelle J1 ist über den Schalter
Sl und die Stromquelle J2 über den Schalter 52 anschaltbar. Der Anzug des Relais
P wird bei geschlossenen Schalter Sl durch Schließen des Schalters S bewirkt. Dieser
Schalter S wird beispielsweise durch die Kontakte eines Wählers gebildet.
-
Hat das Relais P angezogen, so löst der die Relaiswicklung durchfließende
Strom, im folgenden mit Relaisstrom i bezeichnet, am Ausgang Sw1 des Schwellwertschalters
Sw ein Signal aus.
-
Dieses Signal steuert den Eingang IJEI der logischen Einrichtung LE
an, welche ihrerseits über den Ausgang LE2 sowie den Schalter Sl die Stromquelle
J1 abschaltet und über den Ausgang LE3 sowie den Schalter S2 die Stromquelle J2
anschaltet. Unterschreitet der von der Stromquelle J2 gelieferte Relaisstrom i einen
bestimmten Wert, so tritt am Ausgang Rg1 des Reglers Rg eine Spannung auf, welche
mit zunehmenden Betrag dieser Unterschreitung ansteigt, Diese Spannung steuert den
steuerbaren Widerstand Rs vom Wert oo auf einen entsprechenden endlichen Wert. Durch
diese Maßnahme wird der Stromquelle Jl so viel Strom entnommen und zum Strom der
Stromquelle J2 addiert, daß der Relaisstrom i für die Dauer der Unterschreitung
auf dem geforderten bestimmten Wert festgehalten wird. Die Verbindungsleitung vom
Ausgang LE3 der logischen Einrichtung LE zum Eingang Rg2 des Regler Rg soll bewirken,
daß letzterer nur während des Haltezustands von Relais P in Aktion tritt.
-
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 bezieht sich auf den Kennzeichenumsetzer
eines Zeitmultiplex-Systemslwelches awischen zwei Gruppenwahlstufen eines Vermittlungssystems
angeordnet ist. Derartige Kennzeichenumsetzerdienen zum Abtasten der vermittlungstechnischen
Kennzeichen und zur uncodierten oder codierten Übertragung der Abtastwerte über
das Zeitmultiplex-System. Empfangsseitig werden diese Abtastwerte wieder in die
ursprüngliche Form des jeweiligen vermittlungstechnischen Kennzeichens umgesetzt.
Man unterscheidet gemäß der Aufbaurichtung der Wählverbindung in einen gehenden"
Umsetzer, der sich am ruf enden Ende des Zeitmultiplex-Systems befindet und in einem
"kommenden" Kennzeichenumsetzer, der am gerufenen Ende des Zeitmultiplex-Systems
angeordnet ist. Im vorliegenden Fall ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
ein Teil des "gehenden" Kennzeichenumsetzers. Dieser Kennzeichenumsetzer muß imstande
sein, in Verbindung mit dem vorgeschalteten Gruppenwähler wie ein normaler Gruppenwähler
die Funktionen "Aufprüfen", "Belegen" und "Sperren" durchzuführen. Diese Funktionen
werden im vorgeschalteten Gruppenwähler, hier mit GW bezeichnet, mit Hilfe von einem
Prüfrelais P durchgeführt. Dieses Prüfrelais P arbeitet im Prinzip wie das eingangs
beschriebene Prüfrelais.
-
Im folgenden soll mit Hilfe von Fig. 2 kurz auf das Zusammenspiel
zwischen dem Gruppenwähler GW und dem nachfolgenden "gehenden" Kennzeichenumsetzer
eingegangen werden. Der Gruppenwähler GW prüft zunächst, ob der Kennzeichenumsetzer-belegungsbereit
ist. Belegungsbereit heißt, daß der Kennzeichenumsetzer auf den c-Kontakt des zugeordneten
Ausgangs des Gruppenwählers GW eine Spannung von - 60 Volt liefert. Dies ist der
Fall, wenn die beiden Transistoren Tl und T2 von Fig. 2 im durchgeschalteten Zustand
sind. Diese beiden Transistorenstufen bilden den in Fig. 1 mit S1 bezeichneten Schalteer.
Der Gruppenwähler GW führt ein hochohmiges Aufprüfen durch, d.h. er legt die hochohmige
Wicklung Pl von Relais P zwischen diesem c-Kontakt und Erde an. Das Relais P zieht
daraufhin an und schließt mit seinem eigenen Kontakt pl die hochohmige
Wicklung
P7 kurz. Die dadurch bedingte Änderung des Relaisstroms i bewirkt am Ausgang des
Transistors T7 eine Änderung des logischen Pegels. Dieser Transistor T7 bildet in
Verbindung mit dem Transistor T5 den in Fig. 1 dargestellten Schwellwertschalter
Sw. Durch die Änderung des logischen Pegels am Ausgang des Transistors T7 werden
mit Hilfe der logischen Einrichtung LE die beiden Transistoren T1 und T2 in den
Sperrzustand und die beiden Transistoren T3 und T4 in den leitenden Zustand geschaltet.
Diese Maßnahme bewirkt ein Umschalten von der ersten Stromquelle mit der Spannungsquelle
U1 und dem Vorwiderstand R1 auf die zweite Stromquelle mit der Spannungsquelle U2
und dem Vorwiderstand R2 und damit vom Anzugs- auf den Haltestromkreis.
-
Die Spannungsquelle U2 weist eine Klemmspannung u2 auf, die gegenüber
der Klemmenspannung ul der Spannungsquelle U1 im Betrag wesentlich kleiner ist (ul
= - 60 Volt, u2 =-17 Volt).
-
Somit ergibt sich beim Aufbringen des Haltestroms durch die Verwendung
der Spannungsquelle U2 anstelle der Spannungsquelle U1 eine wesentlich kleiner Verlustleistung.
-
Im folgenden wird auf das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung eingegangen, bei dem auch bei einer derartig kleinen Verlustleistung
kein Abfall des Relais P erfolgt, wenn dem Haltestrom eine Störspannung überlagert
ist. Zu diesem Zweck werden zunächst Aufbau und Wirkungsweise des Reglers Rg beschrieben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Transistorstufe T5 ein Bestandteil
sowohl des Schwellwertschalters Sw als auch des Reglers Rg.
-
Am Verbindungspunkt der Vorwiderstände R1 und R2 sind die beiden Widerstände
R3 und R5 angeschlossen. Der Widerstand R3 führt über die in Flußrichtung vorgespannte
Diode D, über den Widerstand R8 und über die Kontakte des Gruppenwählers GW zur
Wicklung des Relais P. Der Widerstand R5 ist an den Emitter des Transistors T5 geführt,
dessen Basis am Verbindungspunkt des Widerstandes R8 mit der Anode der Diode D angeschlossen
ist.
-
Die Serienschaltung des Widerstandes R3 mit der Diode D und der dazu
parallel geschaltete Emitterkreis des Transistors T5 bilden den Eingang des Schwellwertschalters
Sw sowie des Reglers Rg. Der Kollektor des Transistors T5 ist mit der Basis des
Transistors T6 verbunden und über die Reihenschaltung der Widerstände R6 und R7
an Erde gelegt.
-
Der Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände ist mit dem Emitter
des Transistors T6 und der Basis des Transistors T7 verbunden, dessen Emitter an
Erde angeschlossen ist.
-
Dieser Transistor T7 bildet mit seinem Widerstand R13 eine Schaltstufe,
wobei der Kollektor den Ausgang des Schwellwertschalters Sw bildet. Dieser Ausgang
zeigt wie oben erwähnt der logischen Einrichtung LE durch einen Zustandswechsel
an, wenn das Relais P angezogen hat und veranlasst somit die Umschaltung vom Anzugs-
auf den Haltestromkreis.
-
Der Strom i beträgt etwa das 50-fache vom Kollektorstrom i5 des Transistors
T5 (ir 50xi5). Dem entsprechend ergibt sich auch für das Verhältnis der Widerstände
R3 und R5 die Beziehung: R5« 50wir3. Fdit der Diode D wird die U/J-Kennlinie der
Basis-Emitter-Strecke des Transistors T5 nachgebildet.
-
Durch diese Maßnahme bleibt der genannte Wert von etwa 50 für das
Verhältnis i/i5 in einem weiten Aussteuerbereich des Transistors T5 erhalten. Die
Basen der beiden pnp-Transistoren Tl und T3, deren Emitter an Erde gelegt sind,
werden über die Widerstände R9 bzw. RiO von den Ausgängen LE2 bzw. LE3 der logischen
Einrichtung LE angesteuert. Der Kollektor des Transistors T1 ist über den Widerstand
Ril mit der Basis des Transistors T2 und der Kollektor des Transistors T3 über den
Widerstand R12 mit der Basis des Transistors T4 Verbunden.
-
Der Emitter des Transistors T2 ist an den Minuspol der Spannungsquelle
Ul und der Emitter des Transistors T4 an den Minuspol der Spannungsquelle U2 gelegt.
Die Widerstände R14....
-
R17 dienen zur besseren Sperrung des betreffenden Transistors T1...T4.
Der Kollektor des Transistors T6 ist über den Widerstand R4 mit dem Widerstand R70
bzw. Ausgang LE3 der logischen Einrichtung LE verbunden,
Der Kondensator
Cl ist zwischen dem Kollektor des Transistors T6 und dem Verbindungspunkt der Basis
des Transistors Tl mit den Widerständen R9 und R14 angeschlossen.
-
Dieser Verbindungspunkt bildet den Eingang und die Kollektor - Emitterstrecke
des Transistors T2 den Ausgang des steuerbaren Widerstandes Rs. In dieser beschriebenen
vorteilhaften Ausführungsform bilden also die Transistorstufen T1 und T2 sowohl
den Schalter S1 als auch den in analoger Betriebsweise steuerbaren Widerstand Rs.
Zwischen dem Kollektor des Transistors Tl und Erde ist der Kondensator C2 angeschlossen.
Letzterer dient zur Unterdrückung von eventuellen Instabilitäten.
-
Es wird von dem Fall ausgegangen, daß der Haltestromkreis eingeschaltet
ist, daß also das Relais P seinen Haltestrom i =ih über den durchgeschalteten-Transistor
T4 aus der Spannungsquelle U2 bezieht. In diesem Fall ist auch der Transistor T6
durchgeschaltet, wobei dieser Transistor seinen Kollektorstrom über den Widerstand
R4 von der am Ausgang LE3 der logischen Einrichtung LE auftretenden negativen Steuerspannung
erhält. Es wird jetzt angenommen, daß dem Haltestromkreis eine Störspannung überlagert
wird. Eine solche Störspannung kann beispielsweise eine von einem Starkstromnetz
über die c-Ader eingekoppelte Spannung der Frequenz 16 2/3 Hz oder 50 Hz sein. Diese
überlagerte Störspannung hat zur Folge, daß sich während der negativen Halbwelle
der Störspannung der Relaisstrom i vergrößert und während der positiven Halbwelle
verkleinert0 Unterschreitet der Relaisstrom i während des Auftretens dieser positiven
Halbwelle einen bestimmten Wert, so unterschreitet der Spannungsabfall am Widerstand
R6 den zum Durchschalten des Transistors T6 notwendigen Wert der Basis - Emitter
- Spannung und der Transistor T6 geht in seinen linearen Bereich über. Als Folge
davon nimmt der Kollektor des Transistors T6 negative Werte an,
wobei
über den Widerstand R4 und den Kondensator C1 ein Ladestrom il auf den Verbindungspunkt
der Widerstände R9 und R14 mit der Basis des Transistors Tl fließt. Dieser Ladestrom
bewirkt, daß die Transistoren T1 und T2 vom Sperrzustand in den linearen Bereich
geschaltet werden und aus der Spannungsquelle Ul in den Relaiskreis ein Strom fließt,
der dem Absinken des Relaisstroms i entgegenwirkt. Der Ladestrom il hat einen zeitlichen
Verlauf, welcher der Kapazität des Kondensators Cl und etwa dem zeitlichen Differentialquotienten
des Relaisstrome i proportional ist. Der Regler Rg weist daher ein D-Verhalten auf.
Dieses Verhalten hat den Vorteil, daß bei impulsartigen Einbrüchen des von der Stromquelle
J2 gelieferten Stroms ein besonders starker Regelvorgang einsetzt.
-
Tritt am Ausgang LE3 der logischen Einrichtung LE die Spannung 0 Volt
auf, ist also der Anzugsstromkreis eingeschaltet, so bleibt der Regler Rg inaktiv.
-
Die aus dem Widerstand R4 und dem Kondensator Cl gebildete Zeitkonstante
muß so bemessen sein, daß während der größten zu erwartenden Dauer der Stromunterschreitung
ein Ladestrom i1 fließen kann. Im Ausführungsbeispiel ist diese Zeitkonstante für
die Dauer t = 30 ms einer Halbwelle der niedrigsten vorkommenden Störfrequenz von
16 2/3 Hz ausgelegt.
-
Zur besseren Erläuterung sind diese Zusammenhänge in Fig. 3 in einem
Strom - Zeit - Diagramm dargestellt. Dabei ist dem Haltestrom i = ih eine Störspannung
der Amplitude A überlagert. Hat der Verlauf des Relaisstroms i den Wert ir erreicht,
so setzt der ReglY.organg gemäß der Erfindung ein und der Strom i bleibt so lange
konstant, bis er wieder größere Werte als i, r annimmt Für den Fall, daß die Anordnung
zur Durchführung dieses Regelvorgangs nicht verwendet wird, gilt an Stelle des konstanten
Abschnitts des Stromverlaufs i der
gestrichelte Verlauf. In diesem
Fall würde der Strom i den Wert für den Abfallstrom ; unterschreiten und das Relais
P abfallen.
-
Eine Schaltungsanordnung, die beispielsweise für eine Störfrequenz
von 16 2/3 Hz ausgelegt ist, kann auch kürzere Störimpulse verarbeiten, beispielsweise
positive Halbwellen, welche von einer Störfrequenz von 50 Hz stammen. In diesem
Fall wird der Transistor T6 bereits nach Ende des Störimpulses wieder durchgeschaltet
und der Regelvorgang wegen des fehlenden Ladestroms entsprechend früher beendet.
-
Die Erfindung arbeitet auch mit einem Relais, welches an Stelle der
beiden Wicklungen Pl und P2 nur eine einzige Wicklung aufweist. In diesem Fall muß
lediglich der Regler Rg entsprechend dimensioniert werden, Die Erfindung ist auch
dann anwendbar, wenn an Stelle eines elektromechanischen Relais entsprechende elektronisrbe
Ausführungen eines Relais verwendet werden.
-
Leerseite