DE3041840C2

DE3041840C2 - Zweidraht-Speiseschaltung

Info

Publication number: DE3041840C2
Application number: DE19803041840
Authority: DE
Inventors: Peter 6454 Bruchköbel Lühr
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell Regelsysteme GmbH
Priority date: 1980-11-06
Filing date: 1980-11-06
Publication date: 1989-01-12
Also published as: FR2493560B1; GB2091053A; GB2091053B; FR2493560A1; DE3041840A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zweidraht-Speiseschaltung nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

Eine gattungsgemäße Speiseschaltung ist aus der DE-AS 27 11 877 bekannt. Dort wird der die Speisespannung für den Oszillator eines Näherungsschalters vorgebende Speicherkondensator bei unbeeinflußtem Oszillator aus einer Konstantstromquelle aufgeladen. Dem Speicherkondensator ist ein Spannungsteiler, bestehend aus der Reihenschaltung einer Zenerdiode und eines Widerstandes, parallel geschaltet. An den Spannungsteiler ist die Zündelektrode eines Ausgangsthyristors angeschlossen, der zwischen die Pole der gleichgerichteten Wechselspannung geschaltet ist. Bei beeinflußtem Oszillator wird ein Ausgangstransistor des Näherungsschalters durchgeschaltet und es wird über diesen dem Speicherkondensator ein zusätzlicher Strom zugeführt. Hierbei steigt die Spannung über dem Speicherkondensator und somit auch über dem parallelgeschalteten Spannungsteiler so lange, bis dem Ausgangsthyristor über seine an den Abgriff des Spannungsteilers angeschlossene Zündelektrode ein ihn zum Zünden bringender Strom zufließt.

Bei einer derartigen Speiseschaltung ergibt sich zwar ein geringer Spannungsabfall und daher auch nur eine kleine Verlustleistung; zur Funktion der Schaltung ist es aber erforderlich, den Speicherkondensator auf unterschiedliche Spannungen aufzuladen, was zu einer unerwünschten Hysterese bei der Umschaltung von Schließer- auf Öffnerbetrieb des Näherungsschalters führt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Speiseschaltung der eingangs genannten Art

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dahingehend zu verbessern, daß durcii eine glejchmäßi- Ein Schute gegen Überspannungen wird durch einen

ge Aufladung des Speicherkondensators eine stabile Transistor Q\ erzielt, der mit ^eine<T< Hauptstrompfad interne Spannungsversorgung in beiden Betriebsarten der Zenerdiode VR !- para!¹"?! ,rrschaü·;- ■ _t uf:ü Jessen des Fühlerelementes erzielt wird und damit eine Basis einerseits über cir.on Varistor Vl a.s den ciuüi Po* Hysterese möglichst ausgeschlossen wird. Die Lösung 5 der posierenden Gleichspannung und andererseits über dieser Aufgabe gelingt durch die kennzeichnenden einen Widerstand R1 an das Referenzpotential Merkmale des Anspruches!. Weitere vorteiihai'ie angeschlossen ist.

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Speiseschal- Bei durchgeschaltetem Ausgangstransrior Q_A wird

tung sind den Unteransprüchen entnehmbar. der Speicherkondensator C aus dem Schaltungspunkt

Anhand der einzigen Figur der Zeichnung sei im m konstanter Spannung P über die Reihenschaltung von fohcnrfr.n ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemä- eine; lichterr.ittierenden Diode LED, eines Transistors Ben SchaliungEanordniiP.g beschrieben. Gemäß dieser Q6 und einer Diode D\ aufgeladen. Hierbei wird der einzigen Figur ist von dem eigentlichen Näherungs- Transistor Q 6 von dem Ausgangstransistor Q_A an schalter N nur schematisch ein Oszillator O, der durch seiner Basis durch den über einen Basisspannungsteüer, seinen Schwingungszustand den Schaltzustand des 15 bestehend aus den Widerständen R2 und All, Näherungsschalters N vorgibt, und ein Ausgangstransi- fließenden Strom durchgeschaltet. Erreicht die Spanstor Qa eines Schaltverstärkers dargestellt. Dazwischen nung über dem Speicherkondensator C bzw. an der können weitere Stufen, wie Demodulator, Hysteresestu- Anode der Diode D1 die Durchbruchspannung einer fe, Triggerstufe, Inverterstufe usw. angeordnet sein, Zenerdiode VR 2, die mit einem Widerstand RU in wobei jedoch die nähere Ausgestaltung des Näherungs- 20 Reihe geschaltet ist und einen Spannungsteiler bildet, schalters N für die vorliegende Erfindung ohne der die Diode D1 mit dem Bezugspo'<;ntial verbindet, Bedeutung ist. Der Näherungsschalter N wird von einer so wird ein mit seiner Basis an den Spannungsteiler Gleichspannungsquelle mit Gleichspannung versorgt, angeschlossener Triggertransistor Q 7 durchgeschaltet, die über einem parallel geschalteten Speicherkondensa- Der Triggertransistor Ql liegt in Reihe zu einem tor C abgegriffen wird. Hierbei soll insbesondere 25 Widerstand R13 und ist dem Spannungsteiler, tssteunabhängig vom Schaltzustand des Näherungsschalters hend aus dem Widerstand R 12 und der Zenerdiode N, d.h. unabhängig davon, ob Schließer- oder VR2, parallel geschaltet. Der Kollektor des Trigger-Öffnerbetrieb vorliegt, die Spannung über dem transistors Ql ist an die Zündelektrode eines Speicherkondensator C in dem Schallungspunkt F Ausgangsthyristors VRC angeschlossen, um diesen konstant gehalten werden. Diesem Zweck dient die so durchzuschalten. Der Emitter des Triggertransistors Q 7 nachstehend beschriebene Schaltungsanordnung. ist mit dem Kollektor des Transistors Q6, der Anode

Bei gesperrtem Ausgangstransistor Q_A wird der der Diode D 1 und dem einen Anschluß des Widerstan-Speicherkondensator C aus einer in einem Schaltungs- des R 12 verbunden.

punkt P anstehenden Konstantspannung über die Der Ausgangsthyristor VRC ist mit seinem Haupt-

Reihenschaltung eines Widerstandes R 6 mit einem ü strompfad dem Gleichrichterausgang einer Gleich-Transistor Q4 auf- und nachgeladen. Die Basis des richterbrücke RB 1 parallel geschaltet. Dem Wechsel-Transistors Q4 ist an einen Spannungsteiler R 7, R 8, Spannungseingang der Gleichrichterbrücke RSl ist ein R9 und RIO angeschlossen, der zwischen dem Triac 5CRl parallel geschaltet, wobei ein vom Schaltungspunkt Pund dem Referenzpotential angeord- Ladestrom durchflossener Gatewiderstand R 14 zwinet ist. Über einen einstellbaren Widerstand R 8 40 sehen die Zündelektrode und eine Anschlußelektrode innerhalb d.s Spannungsteilers kann der über den des Triacs SCRl geschaltet ist. Dem Triac 5CR 1 ist Transistor Q4 zu dem Speicherkondensator Cfließende weiterhin ein Varistor VRR 2 parallel geschaltet, der Strom eingestellt werden. Ein Transistor Q 5, der mit dem Schutz gegen Störspannungsspitzen dient,
seiner Hauptstromstrecke den Widerständen R 9 und Aus dem vorstehend beschriebenen Aufbau ergibt

R 10 des Spannungsteilers parallel geschaltet ist und der ■»"> sich folgende Wirkungsweise der erfindungogemäßen mit seiner Basis an den durch die beiden Widerstände Speiseschaltung für den Näherungsschalter:
gebildeten Spannungsteilerpunkt angeschlossen ist, Die Konstantspannungsquelle, bestehend aus dem dient der Kompensation des Temperaturganges der Darlington-Transistorpaar Q 2, Q3, den Widerständen Schaltung. R3, R4 und R 5 und der Zenerdiode VR 1, liefert über

Die Konstantspannung im Schaltungspunkt P wird ™ einen weiten Bereich der anliegenden gleichgerichteten über ein Darlington-Tn;:isistorpaar Q2, <?3 erzeugt. Wechselspannung eine konstante Spannung in dem wobei die Basis des Eingangstransistors Q 2 über einen Schaltungspunkt P. Die Schaltungsanordnung, beste-WiderstanJ R 3 an den eii.en Pol der gleichgerichteten hend aus dem Transistor Q1, dem Varistor Vl und dem Wechselspannung und über eine Zenerdiode VR 1 an Widerstand R 1, dient einem Schutz gegen Spannungsdas Referenzpotential angeschlossen ist. Der gemeinsa- 55 sphze.i indem bei Überschreiten der maximal zulässigen me Kollektor liegt über einen Widerstand R 5 ebenfalls Betriebsspannung der Varistor Vl seinen Anlaufstrom an dem einen Pol der gleichgerichteten Wechselspan- erreicht und dabei den Transistor C? 1 durchsteuert, nung. Der Emitter des Eingangstransistors Q 2 ist worauf die Transistoren Q 2 und Q 3 gesperrt werden,
einerseits mit der Basis des Ausgangstransistors Q3 Bei Spannungsspitzen, die durch eine hochinduktive

verbunden und andererseits über einen Widerstand R 4 *>° Last hervorgerufen werden, übernimmt der dem Triac an den Speicherkondensator C angeschlossen. Der SCR 1 parallel geschaltete Varistor V2 eine Begren-Emitter des Ausgangstransistors 03 liefert die Kon- züng dieser StorspännUngSSpitzen.
stantspannung im Schaltungspunkt P. Eine derartig Setzt man einen Näherungsschalter N mi! Arbeits-

aufgebaute Konstantspannungsquelle ist in der Lage, bzw. Schließerkontakt voraus, so wird bei einer auch bei großer Schwankungsbreite der aus der <>' Beeinflussung des Oszillators O, d. h. bei einer Wechselspannung von beispielsweise 15 bis 250 V Bedämpf'i,- desse^en, der Ausgangstransism Q* abgeleiteten pulsierenden Gleichspannung eine kon- durchgeschaltet. Das Durchschalten des Ausgangstranstante Spannung im Sch Vtungspunkt Pzu erzeugen. sistors Qa hat zur Folge, daß der Transistor Qi

durchgcschallet \·. irtl. wodurch der Strompfad von dem l'tinkl konstanter Spannim;· /'zu dem Speicherkonden Siilor C über die lichtem "ei ende Diode l.l-.D. den Transistor Qb und die Diode I) \ wirksam wird. Der .Speicherkondensator C' wird fiher diesen Slrompfad auf- bzw nachgeladen. Erreicht die Spannung an tier Anode der Diode I) 1 die Durchbruchspannung der /enerdiode VK 2 so fließt ein Strom über den Spannungsteiler, der aus der Zenerdiode VR 2 und dem Widerstand K \2 gebildet und. Hierbei gelangt der Triggertransistor Ql in den stromführenden Zustand und es fließt ein Strom in die Zündelektrode des Ausgangstlr.ristors VKC wodurch dieser gezündet wird. Die l.adespannung des .Speieherkondensators C wird im wesentlichen durch the Zenerspanming der Zenerdiode VK 2 bestimmt.

l$ei nicht beeinflußtem, d. h. bei schwingendem Oszillator C) befindet sich der Ausgangstninsistor Ci im gesperrten Zustand. Hierdurch ist der Transistor Qf> geriet ι i ui'ru uO: 'iiuif uOSC'ii'iOi'enC SüViinpitUi inCni wirksam. Der .Speicherkondensator C wird in diesem I all einzig und allein über den Slrompfad aufgeladen, der durch den Transistor Q4 und den Widerstand K 6 gebildet wird. Über den einstellbaren Widerstand KS in .lern Spannungsteiler R 7 bis R 10 kann dieser Ladestrom so eingestellt werden, daß der Speicherkondensator C aiii die gleiche Spannung wie im /ir.or geschilderten l-'.il' aufgeladen wird. Die in diesem lall in Sper.-ichtung gepolte Diode I) \ verhindert jedoch einen Stromfliiß über den durch die Zenerdiode VK 2

' und <\v\t Widerstand R 12 gebildeten .Spannungsteiler. so diii'3 weder der Triggertiansistor (J 7 noch der Ausgangst hyri'ior V7if durchgesehall et w ι id.

Hei durchgeM-haltetem -Visgangsthv nstor rWCuiul hohen Slrönun durch diesen \usgangsih\ nstor \'R( können sich Probleme dahingehend ergehet . daß dieser aufgrund seiner I reiwerde/eit nicht meh' .ibschaltet. I'm dieses l'rnbU-ni zu sermeiden. wird Η·.·ι höheren Slroiiien del we. 'iselspannungsseiüg vorgesehene Triac SCR 1 wirksam, indem dieser an seiner Zur. !elektrode

■> von dem iiber den Gatew idersioid K 14 Gießenden i.astslrom durchgcschaitet wird. Der Ausgaiiüslliynstor VKC übernimmt bei dieser Losung nur bis zu einer gewissen Höhe den l.aststroin. so daß das Problem der Ireiwerdezeit umgangen w ird.

■^: ^/Ogie-fd'i i.liO * ()i liOgCLKie t.limtiuilg MIl Zusauiinenhang mit einem Wechselspinnungs-Näherungsschalter beschrieben wurde, liegt es auf der Hand. ι.\ΛίΊ jedes andere eine Stromversorgung erfordernde und zwei Schalt/ustande aufweisende l'uhlerelement mit tier ' erfindungsgemaßen .Speiseschaltung zusammenwirken kann.

Hierzu I IJIaIl /eic! !'innen

Claims

Patentansprüche:

1. Zweidraht-Speiseschaltung für ein an seinem Ausgang mit einem Schaltglied versehenes Fühlerelement, insbesondere für einer induktiven Wechsel- *> strom-Näherungsschalter, mit einem Speicherkondensator, der aus einer gleichgerichteten Wechselspannung über eine Ladeschaltung aufgeladen wird und dem ein Spannungsteiler parallel geschaltet ist, dessen Abgriff auf die Zündelektrode eines Ausgangsthyristors einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeschaltung eine Konstantspannungsquelle (R3, R4, R5, VRX, Q2, Q3) aufweist, deren Punkt (P) konstanter Spannung bei nicht betätigtem Schaltglied (QA) über einen ersten i*> Stromkreis (R 6, Q A) und bei betätigtem Schaltglied (QA) über einen zweiten von dem Schaltglied (QA) aktivierten Stromkreis (LED. Q6,Dt,Q7,R 13) an den Speicherkondensator (C) angeschlossen ist. wobei d?r Spannungsteiler (R 12, VR 2) einen Teil des zweiten Stromkreises bildet und Mittel (D) vorgesehen sind, um eine Entladung des Speicherkondensators über den Spannungsteiler (R 12, VR 2) zu verhindern.

2. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stromkreis ein in Reihe geschaltetes von dem Schaltglied (QA) betätigbares Schaltelement (Q6) aufweist

3. Speiseschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement aus einem jo mit seiner Emitter/Kollektorstrecke in dem zweiten Stromkreis angeordneten Transistor (Q6) besteht, der an seiner Baois vor dem Schaltglied (QA) beaufschlagt wird.

4. Speiseschaltung nach Anspruch 3, dadurch J5 gekennzeichnet, daß in dem zweiten Stromkreis eine seine Aktivierung anzeigende lichtemittierende Diode (LED) angeordnet ist.

5. Speiseschaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in ίο einem der beiden Stromkreise Mittel (R 8) vorgesehen sind, um die Ladespannung des Speicherkondensators (C) unabhängig vom Schaltzustand des Fühlerelementes gleich groß einzustellen.

6. Speiseschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einem einstellbaren Spannungsteiler (R 7 bis R 10) bestehen, an welchen die Basis eines Transistors (Q A) angeschlossen ist, der mit seiner Emitter/Kollektorstrecke und einem hierzu in Reihe geschalteten Widerstand (R 6) zwischen den Punkt (P) konstanter Spannung und den Speicherkondensator (Qgeschaltet ist.

7. Speiseschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß einem Teil (R 9, RiO) des Spannungsteilers ein weiterer Transistor (Q5) parallel geschaltet ist.

8. Speiseschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem von dem Schaltglied (Qa) beaufschlagten Transistor (Q6) ein Triggertransistor (Q7) und ein Widerstand (R 13) in Reihe geschaltet ist, daß die Basis des Triggertransistors (Q7) an den Spannungsteiler (7? 12, VR2) angeschlossen ist und daß die Zündelektrode eines Ausgangsthyristors (VRC) mit dem Kollektor des Triggertransistors (Q 7) verbunden ist.

9. Speiseschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verhinderung der Entladung des Speicherkondensators (C) aus einer in Sperrichtung gepolten Diode (D 1) bestehen, deren Anode mit dem Spannungsteiler (R 12, VR 2) und dem Emitter des Triggertransistors (Q 7) verbunden ist.

10. Speiseschaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kop.stantspannungsquelle ein Darlington-Transistorpaar (QX Q3) aufweist, dessen Eiasis-Eingang einerseits über eine Zenerdiode (VR I) mit dem einen Pol und andere -seits über einen Widerstand mit dem anderen Pol der gleichgerichteten Wechselspannung verbunden ist, und dessen gemeinsamer Kollektor an den einen Pol der gleichgerichteten Wechselspannung angeschlossen ist

It. Speiseschaltung nach Anspruch!), dadurch gekennzeichnet, daß der Zenerdiode (VR 1) die Koüektor/Emitterstrecke eines Transistors (QX) parallel geschaltet ist, dessen Basis über einen Varistor (Vi) an dem einen Pol der gleichgerichteten Wechselspannung liegt.

12. Speiseschaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit einer Gleichrichterbrücke zur Bildung einer pulsierenden Gleichspannung aus der Wechselspannung für die Speiseschaltung und mit einem dem Wechselspannungseingang der Gleichrichterbrücke parallel geschalteten Triac, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Laststrom durchflossender Widerstand (R 14) zwischen die Steuerelektrode und eine Anschlußelektrode des Triacs (SCR X) geschaltet ist, um bei höheren Lastströmen den Triac zu schalten.