DE2937281A1 - Schutzschaltung - Google Patents

Schutzschaltung

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DE2937281A1
DE2937281A1 DE19792937281 DE2937281A DE2937281A1 DE 2937281 A1 DE2937281 A1 DE 2937281A1 DE 19792937281 DE19792937281 DE 19792937281 DE 2937281 A DE2937281 A DE 2937281A DE 2937281 A1 DE2937281 A1 DE 2937281A1
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DE
Germany
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switch
circuit
signal
circuit according
input terminal
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Application number
DE19792937281
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English (en)
Inventor
Victor Francis Arnold
Roger Clive Dixon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marconi Instruments Ltd
Original Assignee
Marconi Instruments Ltd
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • G01R19/16576Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 comparing DC or AC voltage with one threshold
    • G01R19/1658AC voltage or recurrent signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung zur Verwendung
  • mit einem elektronischen Gerät, mit dem Signale veränderlicher Frequenz und mit unterschiedlichen Amplitudenwerten empfangen werden. Normalerweise sind die Meßschaltungen in dem elektronischen Gerät nur zur Verarbeitung von Signalen mit geringem Dynamikbereich ausgelegt und können beschädigt werden, wenn Signale mit großen Amplitudenwerten anliegen.
  • Es ist erwünscht, das Gerät gegen die Beaufschlagung mit außerordentlich großen Amplitudenwerten zu schützen, es ist aber andererseits nicht erwünscht, das Beaufschlagen mit einem Signal in annehmbaren Grenzen zu behindern.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltung zu schaffen, die einen geeigneten Überlastschutz ergibt.
  • Erfindungsgemäß enthält eine Schutzschaltung einen zwischen einem Hochfrequenz-Detektor und einer Eingangsklemme, an der im Betrieb ein Hochfrequenzsignal anliegt, angeordneten Schalter und eine Einrichtung, die den Schalter öffnet (unterbricht), wenn ein Ausgangssignal des Hochfrequenzdetektors einen vorbestimmten Wert überschreitet, der einen Überlastungszustand anzeigt und zeichnet sich dadurch aus, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die den Schalter in diesem Zustand hält und von Hand rückstellbar ist, um den Schalter wieder zu schließen und eine Einrichtung, um den Schalter innerhalb einer vorbestimmten Schließzeit bei anhaltendem Überlastungszustand wieder zu unterbrechen.
  • Vorzugsweise ist eine Einrichtung vorgesehen, um eine wiederholte Betätigung des Schalters zu verhindern, wenn die handbetätigte Rückstelleinrichtung im Rückstellzustand gehalten wird, während der Überlastungszustand anhält.
  • Vorzugsweise wird der Schalter durch ein normal offenes elektromagnetisches Relais gebildet.
  • Vorzugsweise ist eine Sichtanzeige für den Leitzustand des Relais vorgesehen.
  • Vorzugsweise enthält die Schutzschaltung mindestens ein zuschaltbares oder überbrückbares Dämpfungsglied nach dem Schalter. Dadurch kann der Dynamikbereich des Elektronikgerätes, das mit der Schutzschaltung verwendet wird, erhöht werden. Das Dämpfungsglied wird dem Überlastungszustand nur bei geschlossenem Schalter ausgesetzt und die vorbestimmte Zeitdauer wird so ausgewählt, daß während ihres Ablaufs keine Beschädigung des Dämpfungsgliedes eintritt.
  • Vorzugsweise sind eine Vielzahl von zuschaltbaren Dämpfungsgliedern in Reihe vorgesehen und die einzelnen Dämpfungsglieder werden in Abhängigkeit von Änderungen des Amplitudenwertes des anliegenden Signals zu- oder weggeschaltet.
  • Vorzugsweise sind Einrichtungen vorgesehen, um Sicherzustellen, daß beim Zu- oder Wegschalten der Dämpfungsglieder in den Schaltkreis die sich ergebenden Änderungen des Signalwertes nicht wiederum eine Veränderung des Einschaltzustandes der Dämpfungsglieder in die Schaltung bzw. aus der Schaltung verursachen, bis eine vorbestimmte Änderung im Amplitudenwert des an der Eingangsklemme anliegenden Hochfrequenzsignals eintritt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der die einzige Figur ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer solchen Schutzschaltung zeigt.
  • Die dargestellte Schutzschaltung ist zur Verwendung mit einem Modulationsmeßgerät geeignet. Ein HF-Signal mit veränderlicher Amplitude liegt an der Eingangsklemme 1 an und wird über einen Schalter 2,'schaltbare Dämpfungsglieder 3 und 4 und einen Frequenzwandler 10 an eine Ausgangsklemme 5 weitergegeben,die bei Normalbetrieb mit dem Modulationsmeßgerät verbunden ist. Das Ausgangssignal des Schalters 2 liegt auch an einem HF-Detektor 6 an, der daraus ein Gleichspannungssignal ableitet, das in einem Komparator 7 mit einem Referenzwert verglichen wird,der einen Überlastungszustand bezeichnet. Das Ausgangssignal des Komparators 7 wird über einen Haltekreis (rückstellbaren Speicher) 8 zur Steuerung bzw.
  • Beeinflussung des Schalters 2 benutzt; gleichzeitig wird eine Anzeigelampe 20 damit gespeist.
  • Der Frequenzwandler10 erhält über die Abschwächer 3 und 4 das Ausgangssignal des Schalters 2 und erzeugt ein Signal mit einer festen vorbestimmten Frequenz, dessen Amplitude entweder gleich der Amplitude des anliegenden Signals ist oder in einem festen Verhältnis zu dieser steht. Dieses Signal mit fester Frequenz wird einem Lineardetektor 11 zugeführt, der ein Gleichspannungssignal abgibt, das wiederum in enger Beziehung zur Amplitude des anliegenden Festfrequenzsignals steht. Das Ausgangssignal des Detektors 11 wird an jeweilige Eingänge von Komparatoren 12, 13, 14 und 15 angelegt. Der Komparator 12 steuert den Schaltzustand des schaltbaren Dämpfungsgliedes 4 über einen Haltekreis 16.
  • Der Komparator 13 steuert den Betrieb des schaltbaren Dämpfungsgliedes 3 über einen Haltekreis 17, und die Komparatoren 14 bzw. 15 steuern jeweils Kontroll- oder Warnlampen 18 bzw. 19 an, die einen außerordentlich niedrigen oder außerordentlichen hohen Pegelwert oder Amplitudenwert des an der Klemme 1 anliegenden Signals anzeigen. Bei der praktischen Ausführung werden als Lampen 18, 19 und 20 Leuchtdioden (LED) verwendet.
  • Die beschriebene Schaltung wird in folgender Weise betrieben: Wenn ein Signal mit sehr'niedriger Amplitude an die Eingangsklemme 1 angelegt wird, wird der Schalter 2 geschlossen gehalten und die zwei schaltbaren Dämpfungsglieder 3 und 4 werden überbrückt (kurzgeschlossen), so daß das Signal ohne Abschwächung zum Frequenzwandler 10 gelangt. Wenn der Signalpegel so niedrig ist, daß keine zuverlässige Messung durch die an der Ausgangsklemme 5 angeschlossenen Meßschaltungen möglich sind, wird dies durch den Komparator 14 erfaßt und die Warnlampe 18 leuchtet auf. Über Leitung 26 wird dem Komparator 14 ein entsprechendes Niedrigpegel-Vergleichssignal zugeführt. Zusätzlich stellt der Komparator 14 über sein Ausgangssignal den Haltekreis 16 über die Leitung 21 zurück, um sicherzustellen, daß das Dämpfungsglied 4 nicht in die Signalleitung eingeschaltet ist. Wenn der Pegel des an der Eingangsklemme anliegenden Signals ansteigt, wird durch den Komparator 12 das Überschreiten eines ersten Grenz- oder Schwellwertes erfaßt und der 4 Haltekreis 16 freigegeben, so daß das Dämpfungsglied in die Signalleitung eingeschaltet wird. Der entsprechende Schwellwert oder das entsprechende Referenz-Pegelsignal liegt am Komparator 12 über die Leitung 27 an. Das Dämpfungsglied 4 ergibt eine Dämpfung von etwa 12 dB des anliegenden Signals. Gleichzeitig wird vom Haltekreis 16 über Leitung 22 ein Ausgangssignal abgegeben, so daß das Dämpfungsglied 3 erst eingeschaltet werden kann, nachdem das Dämpfungsglied 4 eingeschaltet ist. Wenn das Dämpfungsglied 4 wirksam in die Signalleitung eingeschaltet ist, wird das am Detektor 11 anliegende Signal nicht so abgeschwächt, daß das Ausgangssignal des Detektors 11, das entsprechend abgeschwächt wird, den Niedrigwertkomparator 14 zum Ansprechen bringt. Wenn das Signal weiterhin so anwächst (trotz der Abschwächung durch das Dämpfungsglied 4), daß der am Komparator 13 über Leitung 23 anliegende Vergleichswert überschritten wird, wird auch das zweite Dämpfungsglied 3 zugeschaltet, so daß eine weitere Abschwächung oder Dämpfung um 12 dB eintritt.
  • Gleichzeitig stellt das Halteglied 17 den am Komparator 13 über Leitung 23 anliegenden Referenzwert nach, d.h.
  • schwächt auch diesen ab. Dadurch wird der Halteeffekt erreicht.
  • Die beiden Komparatoren 12 und 13 besitzen vorgegebene Hystereseeigenschaften in Bezug auf den Eingangssignalvergleich. D.h., wenn die jeweiligen Dämpfungsglieder 4 bzw. 3 zugeschaltet werden und damit die an den Komparatoren 12 und 13 anliegenden Signalwerte abgeschwächt werden, lösen die Komparatoren nicht die Haltekreise 16 bzw. 17 unmittelbar aus, sondern es muß eine Abnahme des an der Klemme 1 anliegenden Signalpegels erfolgen, bevor einer der Haltekreise 16 oder 17 ausgelöst wird, um das entsprechende Dämpfungsglied 4 oder 3 kurzzuschließen. Bei soeben kurzgeschlossenem Dämpfungsglied stellt die Hystereseeigenschaft der Komparatoren 12 und 13 jeweils sicher, daß erst bei einem darauffolgenden Anwachsen des Pegels des an Klemme 1 anliegenden Signals eine Wiederfreigabe oder Wiederzuschaltung des jeweiligen Dämpfungsgliedes erfolgt.
  • Steigt nun der Pegel des an der Klemme 1 anliegenden Eingangssignals weiter so an, daß der über Leitung 28 dem Komparator 15 zugeführte Referenzwert überschritten wird, so wird durch den Komparator 15 eine Warnlampe 19- eingeschaltet, die anzeigt, daß ein übergroßes Eingangssignal empfangen wird, das Meßungenauigkeiten beim Modulationsmeßgerät hervorruft. Ein Sperrsignal vom Haltekreis 17 über Leitung 24 verhindert, daß die Warnlampe 19 eingeschaltet wird, wenn die beiden Dämpfungsglieder 3 und 4 noch nicht freigegeben sind, d.h. wenn das vom Detektor 11 empfangene Signal noch nicht abgeschwächt oder bedämpft ist.
  • Wenn das an der Eingangsklemme 1 anliegende Signal einen Amplitudenwert besitzt, der erheblich größer als der zum Aufleuchten der Lampe 19 erforderliche Wert ist, so wird dieser Überlastungszustand durch den Komparator 7 erfaßt, der einen Haltekreis 8 erregt. Dadurch wird der Schalt 2 geöffnet (unterbrochen) und gleichzeitig eine Uberlastwarnlampe 20 zum Aufleuchten gebracht. Bei der praktischen Ausführung wird als Schalter 2 ein Magnetrelais verwendet, da ein solches Relais das weitergegebene HF-Signal nicht verzerrt und auch hohe Schaltspannungen aushält. Bei geöffnetem Schalter 2 bildet die Leitung, die den Schalter mit der Klemme 1 verbindet, effektiv eine nicht angepaßte HF-Ubertragungsleitung und es können deshalb beträchtlich hohe Spannungen an den offenen Kontakten des Schalters 2 anliegen. Bei einem elektromagnetisch betriebenen Relais ist die Schaltgeschwindigkeit relativ niedrig und der Schalter wird demnach mit einer kurzen Verzögerung nach dem Erfassen des Überlastungszustandes geöffnet. Diese vorbestimmte Verzögerung ist jedoch so bemessen, daß das Anliegen des einen Überlastungszustand bedeutenden Signals die Dämpfungsglieder 3 und 4 nicht ernsthaft überhitzt und damit bleibend beschädigt. Das gleiche gilt für den Frequenzwandler 10. Der Haltekreis 8 hält den Schalter so lange geöffnet, bis über die Rückstellung 9 (Rückstellknopf) von Hand zurückgestellt wird.
  • Die Schaltung ist so ausgelegt, daß der Schalter 2 nur dann geschlossen (leitend) ist, wenn die gesamte Schaltung eine Versorgungsspannung erhält, d.h. eingeschaltet ist, und der Signalpegel an der Eingangsklemme 1 den vorbestimmten Überlastungspegel nicht überschreitet. Damit ist gewährleistet, daß bei nicht eingeschalteter Schutzschaltung das angeschlossene Meßgerät und die Schaltung selbst geschützt ist.
  • Da der Schalter 2 zwischen der Eingangsklemme 1 und dem Detektor 6 eingesetzt ist, ist dieser von der Eingangssignalquelle getrennt, sobald der Schalter bei einem Überlastungszustand öffnet und der Detektor 6 wird also nicht mit Überlast beaufschlagt und selbst durch den Schalter 2 geschützt. Da der Detektor bei geöffnetem Schalter 2 nicht wirksam ist, ist der Haltekreis 8 notwendig, der den Schalter 2 so lange im offenen Zustand erhält, bis er von Hand rückgestellt wird. Wenn der Überlastungszustand beim Rückstellen des Haltekreises 8 noch vorhanden ist, wird die Überlastung durch den Detektor 6 wiederum erfaßt, der Haltekreis 8 wird wieder so betrieben, daß der Schalter 2 geöffnet wird. Die Rückstelleinrichtung 9 ist mit einer Wiedereinschaltsperre versehen (one shot system), d.h. eine Rückstellung des Haltekreises tritt nur beim Anfangsdrücken oder beim erstmaligen Drücken des Knopfes 9 ein und bei dauerndem Gedrückthalten wird seine Wirkung bei unterbrechendem Haltekreis 8 nicht mehr wirksam. Dadurch wird vermieden, daß der Schalter immer wieder ein- und ausschaltet, wenn die Rückstelleinrichtung 9 dauernd gedrückt bleibt.
  • Damit ergibt sich eine Schutzschaltung zur Verwendung mit elektronischen Meßgeräten, die einen Schalter enthält, der bei erfaßtem Überlastungszustand unterbrochen wird.
  • Durch die Unterbrechung des Schalters wird der Uberlastungsdetektor von der anliegenden Überlast getrennt; damit kann der Detektor für eine relativ geringe Leistung ausgelegt werden. Wenn der Schalter von Hand bei anhaltendem berlastungszustand geschlossen wird, wird er automatisch innerhalb einer kurzen vorbestimmten Zeit wieder geöffnet.

Claims (7)

  1. Schutzschaltung Patentansprüche Schutzschaltung mit einem zwischen einen Hochfrequenz-Detektor und einer Eingangsklemme angeordneten Unterbrechungsschalter, wobei an der Eingangsklemme im Betrieb ein Hochfrequenzsignal anliegt, und mit einer Einrichtung zum Öffnen des Schalters, wenn das Ausgangssignal des Hochfrequenzdetektors einen vorbestimmten, einen Überlastzustand anzeigenden Wert überschreitet, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine Halteeinrichtung (8) vorgesehen ist, die den Schalter (2) in geöffnetem Zustand hält, daß eine Hand-Rückstelleinrichtung (9) zum Schließen des Schalters (2) vorgesehen ist und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die den durch die Rückstelleinrichtung (9) geschlossenen Schalter innerhalb einer vorbestimmten Zeit bei anhaltendem Uberlastzustand zwangsöffnet.
  2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die einen wiederholten Betrieb des Schalters (2) bei anhaltend betätigter Rückstelleinrichtung (9) und anhaltendem Überlastzustand verhindert.
  3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Schalter ein elektromagnetisch betätigtes, normal offenes Relais (2) ist.
  4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß eine Sichtanzeige (20) für den Schaltzustand des Relais (2) vorgesehen ist.
  5. 5. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens ein schaltbares Dämpfungsglied (3; 4) nach dem Schalter (2) vorgesehen ist.
  6. 6. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine Vielzahl schaltbarer Dämpfungsglieder (3, 4) in Reihe vorgesehen sind, die einzeln fortschreitend in den Schaltkreis eingeschaltet bzw. von ihm weggeschaltet werden in Abhängigkeit von Änderungen des Pegels des an der Eingangsklemme (1) anliegenden Signals.
  7. 7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß Einrichtungen (22, 23) vorgesehen sind, die sicherstellen, daß bei Zuschalten der Dämpfungsglieder (3, 4) in den Kreis oder Wegschalten derselben aus dem Kreis die sich ergebenden Xnderungen des Signalpegels kein Wiederwegschalten bzw. Wiederzuschalten herbeiführen, bis eine vorbestimmte Änderung des Pegels des anliegenden Hochfrequenzsignals an der Eingangsklemme (1) aufgetreten ist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB778304A (en) * 1954-09-22 1957-07-03 Marconi Wireless Telegraph Co Improvements in or relating to radio receiver protection devices
US3818276A (en) * 1972-07-17 1974-06-18 Mc Graw Edison Co Circuit breaker antipumping control system
DE2733662A1 (de) * 1976-07-27 1978-06-15 Horstmann Gear Co Ltd Anordnung zur regelung eines signalpegels

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Non-Patent Citations (1)

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Title
DE-Z.: Der Elektromeister, H.17, 1972,S.1031-1036 *

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