DE2809905A1 - Relais-halteschaltung - Google Patents

Relais-halteschaltung

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DE2809905A1 DE19782809905 DE2809905A DE2809905A1 DE 2809905 A1 DE2809905 A1 DE 2809905A1 DE 19782809905 DE19782809905 DE 19782809905 DE 2809905 A DE2809905 A DE 2809905A DE 2809905 A1 DE2809905 A1 DE 2809905A1
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    • H01H47/02Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
    • H01H47/04Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current

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Description

  • 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

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1.Schaltungsanordnung zum Halten eines Relais, wobei nach erfolgtem Anzug des Relais mit einem Schwellwertschalter und einer logischen Einrichtung eine den Anzugsstrom des Relais liefernde erste Gleichstromquelle abgeschaltet und eine- den Haltestrom liefernde zweite Gleichstromquelle angeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regler (Rg) abhängig vom Strom (i) durch die Relaiswicklung mittels eines in Reihe zur ersten Stromquelle (Jl) angeordneten steuerbaren Widerstandes (Rs) diesen Strom (i) regelt.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (Rg) ein D-Verhalten aufweist.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltverstärker (Ti, T2) sowohl zum Schalten der ersten Stromquelle (J1) als auch als steuerbarer Widerstand (Rs) dient.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch geennzeichnet, daß der Schwellwertschalter (Sw) und der Regler (Rg) eine gemeinsame Eingang Transistorstufe (T5) aufweisen,
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