DE2809905C2

DE2809905C2 - Relais-Halteschaltung

Info

Publication number: DE2809905C2
Application number: DE19782809905
Authority: DE
Inventors: Ewald Ing.(grad.) 8500 Nürnberg Ambrunn
Original assignee: Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg De GmbH; Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1978-03-08
Filing date: 1978-03-08
Publication date: 1983-08-04
Also published as: CH642194A5; DE2809905A1; SE7902044L

Description

dadurch gekennzeichnet,

a) daß parallel zum ersten steuerbaren Schalter (Si) ein steuerbarer Widerstand (Rs) liegt, dessen Wert von einem Regler (Rg) beeinflußt wird,

b) daß der Regler (Rg) nur dann wirksam wird, wenn der erste steuerbare Schalter (Si) jo geöffnet und der zweite steuerbare Schalter (S 2) geschiossen ist,

c) daß der Regler (R_x) beim Unterschreiten eines vorbestimmten Wertes fodes Stromes (i) durch die Relaiswicklung mn Hilfe des steuerbaren Widerstandes (Rs) diesen Strom auf den vorbestimmten Wert (i_r) regelt

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (Rg) ein D-Verhalten aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Widerstand (Rs) als Schaltverstärker (Ti, T2) zum Schalten der ersten Gleichstromquelle (J 1) dient.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter (Sw) und der Regler (Rg) eine gemeinsame Eingangs-Transistorstufe (TS) aufweisen.

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Halten eines Relais mit den weiteren, im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Füi' Relaisschaltungen mit unterschiedlichen Anzugsund Haltebedingungen sind in der Wählvermittlungstechnik Relais mit einer niederohmigen und einer hochohmigen Wicklung gebräuchlich. Dabei hat die niederohmige Wicklung beispielsweise 60 Ω und die hochohmige Wicklung 1000Ω. 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 Doppeliaufprüfens eines Wählers. Wenn auch bei einem Relais die Halteerregung wesentlich kleiner ist als die Anzugserregung, 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, oaß 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 Haltestrumkreises eine Übertragungsader 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 v'-t. kann daher bei ungünstiger Bemessung des Haltestromkreises ein solches Auslösen verursachen.

In der US-PS 37 86 314 ist eine Schaltungsanordnung beschrieben, mit der der Stromfluß durch eine Spule beeinflußt wird, die ihrerseits Bestandteil einer elektromagnetisch betätigten Vorrichtung, z. B. eines Relais sein kann. Bei dieser Anordnung wird nur eine Spannungsquelle verwendet. Ein Spannungsregler sorgt dafür, daß die über der Spule abfallende Gleichspannung konstant bleibt, bis der Spulenstrom einen Schwellwert überschritten hat. Sodann übernimmt eine weitere Regelschaltung die Regelung des Stromes durch die Spule und hält diesen auf einen Wert, der unter dem Schwellwert liegt.

Aus der DE-AS 12 03 314 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, mit der eine Induktivität schnell eingeschaltet und im eingeschalteten Zustand mit möglichst wenig Leistungsbedarf gehalten werden soll. Die Schaltungsanordnung besteht aus zwei Spannungsquellen mit unterschiedlichen Quellspannungen, einem Schwellwertschalter und einer Logik, von der zwei Schalter gesteuert werden. Mit dem ersten Schalter wird die Induktivität zunächst an die Spannungsquelle mit der höheren Quellspannung geschaltet. Hat dann der Strom durch die Induktivität einen Schwellwert überschritten, so wird mit Hilfe des Schwellwertschalters und der Logik die erste Spannungsquelle von der Spule getrennt und gleichzeitig die Stromversorgung

der zweiten Spannungsquelle übernommen. Eine Rege- · lung des Hakestromes ist nicht vorgesehen.

Ausgehend vom beschriebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die gegenüber Störspannungen, die ein Abfallen des Relais verursachen könnten, möglichst unempfindlich ist

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 das Prinzipschaltbild der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung,

Fig.2 den Stromlaufplan des Ausführungsbeispieles, i>

Fig. 3 das Zeitdiagramm zur Darstellung der Wirkung des Ausführungsbeispieles.

Im Prinzipschaltbild gemäß F i g. 1 bilden die Spannungsquelle Ui und der Widerstand R 1 die erste Stromquelle (Ji) und die Spannungsquelle U 2 sowie 2» der Widerstand R 2 die zweite Stromquelle (J2). Die Stromquelle Ji ist über den Schalter Sl und die Stromquelle /2 über den Schalter 52 anschaltbar. Der Anzug des Relais P wird bei geschlossenem 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 ;' bezeichnet, am Ausgang Sw 1 des Schwellwertschalters Sw ein Signal aus. Dieses n> Signal steuert den Eingang LEi der logischen Einrichtung LE an, welche ihrerseits über den Ausgang LE2 sowie den Schalter Sl die Stromquelle /1 abschaltet und über den Ausgang LEZ sowie den Schalter S2 die Stromquelle /2 anschaltet. Unterschrei- » tet der von der Stromquelle /2 gelieferte Relaisstrom i einen bestimmten Wert, so tritt am Ausgang Rg 1 des Reglers Rg eine Spannung auf, welche mit zunehmendem Betrag dieser Unterschreitung ansteigt. Diese Spannung steuert den steuerbaren Widerstand Rs vom Wert 00 auf einen entsprechenden endlichen Wert. Durch diese Maßnahme wird der Stromquelle J1 so viel Strom entnommen und zum Strom der Stromquelle /2 addiert, daß der Relaisstrom / für die Dauer der Unterschreitung auf dem geforderten bestimmten Wert 4ϊ festgehalten wird. Die Verbindurwrsleitung vom Ausgang LE3 der logischen Einrichtung LE zum Eingang Rg 2 des Reglers Rg soll bewirken, daß letzterer nur während des Haltezustanas von Relais Pin Aktion tritt.

Das Ausführungsbeifpiel gemäß Fig. 2 bezieht sich vi auf den Kennzeichenumsetzer eines Zeitmultiplex-Systems, welches zwischen zwei Gruppenwahlstufen eines Vermittlungssystems angeordnet ist. Derartige Kennzeichenumsetzer dienen zum Abtasten der vermittlungstechnischen Kennzeichen und zur uncodierten ϊ> 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 bo der Wählverbindung in einen v>gehenden« Umsetzer, der sich am rufenden Ende des Zeitmultiplex-Systems befindet und in einen »kommenden« Kennzeichenumsetzer, der am gerufenen Ende des Zeitmultiplex-Systems angeordnet ist. Im vorliegenden Fall ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ein Teil des »gehenden« Kennzeirhenumsetzers. Dieser Kennzeichenumsetzer muß imsfande 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 GWbezeichnet, mit Hilfe von einem Prüfrelais P durchgeführt Dieses Prüfrelais Parbeitet im Prinzip wie das eingangs beschnebene 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 -6OVoIt liefert Dies ist der Fall, wenn die beiden Transistoren 7*1 und T2 von F i g. 2 im durchgeschalteten Zustand sind. Diese beiden Transistorenstufen bilden den in F i g. 1 mit S1 bezeichneten Schalter. Der Gruppenwähler G W führt ein hochohmiges Aufprüfen durch, d. h. er legt die hochohmige Wicklung Pi von Relais P zwischen diesem c-Kontakt und Erde -an. Das Relais P zieht daraufhin an und schließt mit seinem eigenen Kontakt ρ 1 die hochohmige Wicklung P1 kurz. Die dadurch bedingte Änderung des Relaisstroms /bewirkt am Ausgang des Transistors 7*7 eine Änderung des logischen Pegels. Dieser Transistor Tl bildet in Verbindung mit dem Transistor 7"5 den in F i g 1 dargestellten Schwellwertschalter Sw. Durch die Änderung des logischen Pegels am Ausgang des Transistors Tl werden mit Hilfe der logischen Einrichtung LE die beiden Transistoren Ti und 72 in den Sperrzustand und die beiden Transistoren 7"3 und 74 in den leitenden Zustand geschaltet Diese Maßnahme bewirkt ein Umschalten von der ersten Stromquelle mit der Spannungsquelle Ui und dem Vorwiderstand Ri auf die zweite Stromquelle mit der Spannungsquelle U 2 und dem Vorwiderstand R 2 und damit vom Anzugs- auf den Haltestromkreis. Die Spannungsquelle U 2 weist eine Klemmspannung w2 auf, die gegenüber der Klemmenspannung u 1 der Spannungsquelle UX im Betrag wesentlich kleiner ist (ui — -60VoIt, u 2 = —17 Volt). Somit ergibt sich beim Aufbringen des Haltestroms durch die Verwendung der Spannungsquelle i/2 anstelle der Spannungsquelle Ui eine wesentlich kleinere Verlustleistung.

Im folgenden wird auf das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eingegangen, bei dem auch bei einer derartig kleinen Verlustleistung kein Abfall des Relais Perfolgt, wenn dem Haltestrom eine Störspannung überlagert ist. Zu diesem Zweck werden zunächst Aufbau und Wirkungsweise des Reglers Rg beschrieben. In einer vorteilhaften Ausfiihrjngiform ist die Transistorstufe T5 ein Bestandteil sowohl des Schwellwertschalters Sw als auch des Reglers Rg. Am Verbindungspunkt der Vorwiderstände Ri und R 2 sind die beiden Widerstände R 3 und R 5 angeschlossen. Der Widerstand R 3 führt über die in Flußrichtung vorgespannte Diode D, über den Widerstand RS und über die Kontakte des Gruppenwählers CWzUf Wicklung des Relais P. Der Widerstand RS ist an den Emitter des Transistors 75 geführt, dessen Basis am Verbindungspunkt des Widerstandes RS mit der Anode der Diode Dangeschlossen ist.

Die Serienschaltr.ng des Widerstandes /?3 mit der Diode D und der dazu parallel geschaltete Emitterkreis des Transistors 75 bilden den Eingang des Schwellwertschalters Sw sowie des Reglers Re. Der Kollektor des

Transistors 75 ist mit der Basis des Transistors 76 verbunden und über die Reihenschaltung der Widerstände R6 und Rl an Erde gelegt. Der Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände ist mit dem Emitter des Transistors 76 und der Basis des Transistors 77 \ verbunden, dessen Emitter an Erde angeschlossen ist. Dieser Transistor Tl bildet mit seinem Widerstand R 13 eine Schaltstufe, wobei der Kollektor den Ausgang des Schwellwertschalters Sw bildet. Dieser Ausgang zeigt wie oben erwähnt der logischen Einrichtung LE durch n> iinen Zustandswechsel an, wenn das Relais Pangezogen hat und veranlaßt somit die Umschaltung vom Anzugs-auf den Haltestromkreis.

Der Strom / beträgt etwa das 50fache vom Kollektorstrom /5 des Transistors TS (i = 50 · /5). ι > Dementsprechend ergibt sich auch für das Verhältnis der Widerstände Λ 3 und RS die Beziehung: RS « 50 · R3. Mit der Diode D wird die £7//-Kennlinie der Basis-Emitter-Strecke des Transistors TS nachgebildet. Durch diese Maßnahme bleibt der genannte Wert -¹» von etwa 50 für das Verhältnis HiS in einem weiten Aussteuerbereich des Transistors TS erhalten. Die Basen der beiden pnp-Transistoren Ti und 7"3, deren Emitter an Erde gelegt sind, werden über die Widerstände /?9 bzw. RiO von den Ausgängen LE2 r> bzw. LEZ der logischen Einrichtung LE angesteuert. Der Kollektor des Transistors Ti ist über den Widerstand R 11 mit der Basis des Transistors T2 und der Kollektor des Transistors T3 über den Widerstand R 12 mit der Basis des Transistors Γ4 verbunden. Der a> Emitter des Transistors T2 ist an den Minuspol der Spannungsquelle Ui und der Emitter des Transistors 74 an den Minuspol der Spannungsquelle t/2 gelegt. Die Widerstände R 14 ... R 17 dienen zur besseren Sperrung des betreffenden Transistors Ti ... 74. Der Kollektor des Transistors 76 ist über den Widerstand /?4 mit dem Widerstand R 10 bzw. Ausgang LE3 der lOgiSCiicfl £ΐϊΠΠ€ιΐΐϋΐΐ£ i^rTvcroüfiucii.

Der Kondensator Ci ist zwischen dem Kollektor des Transistors 76 und dem Verbindungspunkt der Basis *o des Transistors Ti mit den Widerständen Λ9 und R 14 angeschlossen. Dieser Verbindungspunkt bildet den Eingang und die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 72 den Ausgang des steuerbaren Widerstandes Rs. In dieser beschriebenen vorteilhaften Ausführungs- -»5 form bilden also die Transistorstufen Ti und 72 sowohl den Schalter 51 als auch den in analoger Betriebsweise steuerbaren Widerstand Rs. Zwischen dem Kollektor des Transistors 71 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_h über den durchgeschalteten Transistor TA aus der Spannungsquelle U2 bezieht In diesem Fall ist auch der Transistor T6 durchgeschaltet, wobei dieser Transistor seinen Kollektorstrom über den Widerstand R 4 von der am Ausgang LE3 der logischen Einrichtung LEauftretenden negativen Steuerspannung erhält Es wird jetzt angenommen, daß dem Kaltestrom- «> kreis eine Störspannung überlagert wird Eine solche Störspannung kann beispielsweise eine von einem Starkstromnetz über die c-Ader eingekoppelte Spannung der Frequenz XG²Iy Hz oder 50 Hz sein. Diese überlagerte Störspannung hat zur Folge, daß sich während der negativen Halbwelle der Störspannung der Relaisstrom / vergrößert und während der positiven Halbwelle verkleinert. Unterschreitet der Relaisstrom / während des Auftretens dieser positiven Halbwelle einen bestimmten Wert, so unterschreitet der Spannungsabfall am Widerstand /?6den zum Durchschalten des Transistors 76 notwendigen Wert der Basis-Emitter-Spannung und der Transistor 76 geht in seinen linearen Bereich über. Als Folge davon nimmt der Kollektor des Transistors 76 negative Werte an, wobei über den Widerstand R 4 und den Kondensator Ci ein Ladestrom //auf den Verbindungspunkt der Widerstände R 9 und R 14 mit der Basis des Transistors 71 fließt. Dieser Ladestrom bewirkt, daß die Transistoren 71 und 72 vom Sperrzustand in den linearen Bereich geschaltet werden und aus der Spannungsquelle UX in -:i den Relaiskreis ein Strom fließt, der dem Absinken des Relaisstroms i entgegenwirkt. Der Ladestrom // hat .„ einen zeitlichen Verlauf, welcher der Kapazität des Kondensators CX und etwa dem zeitlichen Differentialquotienten des Relaisstroms / proportional ist. Der Regler Rg weist daher ein D-Verhalten auf. Dieses Verhalten hat den Vorteil, daß bei impulsartigen Einbrüchen des von der Stromquelle /2 gelieferten Stroms ein besonders starker Regelvorgang einsetzt.

Tritt ?m Ausgang LE3 der logischen Einrichtung LE die Spannung 0 Volt auf, ist also der Anzugsstromkreis eingeschaltet, so bleibt der Regler Rginaktiv.

Die aus dem Widerstand Λ 4 und dem Kondensator Ci gebildete Zeitkonstante muß so bemessen sein, daß I während der größten zu erwartenden Dauer der Stromunterschreitung ein Ladestrom /) fließen kann. Im Ausführungsbeispiel ist diese Zeitkonstante für die Dauer / = 30 ms einer Halbwelle der niedrigsten vorkommenden Störfrequenz von 16²ΛΗζ ausgelegt. Erläuterung sind diese Zusammenhänge in F i g. 3 in einem Strom-Zeit-Diagramm dargesteiit. Dabei ist dem Haltestrom ; = //, eine Störspannung der Amplitude A überlagert. Hat der Verlauf des Relaisstroms /den Wert ir erreicht, so setzt der Regelvorgang gemäß der Erfindung ein und der Strom /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 / der gestri- | chelte Verlauf. In diesem Fall würde der Strom / den ! Wert für den Abfallstrom /> unterschreiten und das '■ Relais Pabfallen. ■-;

Eine Schaltungsanordnung, die beispielsweise für eine Störfrequenz von 16²/₃Hz ausgelegt ist, kann nch kürzere Störimpulse verarbeiten, beispielsweise positi- i ve Halbwellen, welche von einer Störfrequenz von ^: 50 Hz stammen. In diesem Fall wird der Transistor Γ6 r. bereits nach Ende des Störimpulses wieder durchge- ·' schaltet und der Regelvorgang wegen des fehlenden Ladestroms entsprechend früher beendet

Die Erfindung arbeitet auch mit einem Relais, welches i an Stelle der beiden Wicklungen Pi und P2 nur eine einzige Wicklung aufweist In diesem Falle muß lediglich der Regler Rg entsprechend dimensioniert werden. Die f! Erfindung ist auch dann anwendbar, wenn an Stelle ^ eines elektromechanischen Relais entsprechende elek- £ tronische Ausführungen eines Relais verwendet werden. ,,::

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Halten eines Relais, bei der

— der Strom für den Anzug des Relais von einer ersten Gleichstromquelle (Ji) geliefert wird und bei der dieser Strom über einsn in Serie zur ersten Gleichstromquelle (J 1) liegenden ersten steuerbaren Schalter (S 1) fließt, ι ο

— eine zweite, zur ersten parallel liegende Gleichstromquelle (J 2) vorgesehen ist, die nach erfolgtem Anzug des Relais über einen in Serie zu ihr liegenden zweiten steuerbaren Schalter (S 2) die Relaiswicklung speist,

— mit Hilfe eines Schwellwertschalters (Sw) und einer logischen Einrichtung (LE) die beiden steuerbaren Schalter (Si, 52) derart gestellt werden, daß nach Anzug des Relais der erste steuerbare Schalter (SΊ) geöffnet und der zweite(S 2) geschlossen wird,