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Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung zur Verwendung
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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.
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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.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltung
zu schaffen, die einen geeigneten Überlastschutz ergibt.
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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.
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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.
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Vorzugsweise wird der Schalter durch ein normal offenes elektromagnetisches
Relais gebildet.
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Vorzugsweise ist eine Sichtanzeige für den Leitzustand des Relais
vorgesehen.
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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.
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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.
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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.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert,
in der die einzige Figur ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer solchen
Schutzschaltung zeigt.
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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.
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Beeinflussung des Schalters 2 benutzt; gleichzeitig wird eine Anzeigelampe
20 damit gespeist.
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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.
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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.
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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.
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Gleichzeitig stellt das Halteglied 17 den am Komparator 13 über Leitung
23 anliegenden Referenzwert nach, d.h.
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schwächt auch diesen ab. Dadurch wird der Halteeffekt erreicht.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Damit ergibt sich eine Schutzschaltung zur Verwendung mit elektronischen
Meßgeräten, die einen Schalter enthält, der bei erfaßtem Überlastungszustand unterbrochen
wird.
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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.