DE3045064C2 - Elektronische Anordnung zur dynamischen Strombegrenzung in einem zentralen Anzeigefeld für Nachrichtenübertragungssysteme - Google Patents

Description

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zum flackernde Anzeigen die schon quittierten Anzeigen

Einbau in die elektronische Steueranordnung nach dem zum kurzzeitigen periodischen Dunklerwerden bringen

Hauptpatent geeignete dynamische Strombegrenzung können, ist nur die kurze Verzögerungszeit wirksam, so

anzugeben, die jeder plötzlichen Stromerhöhung in den daß dieses Mitflackern kaum wahrnehmbar ist Die gro-

Zuleitungen entgegenwirkt und steile enei giereiche Im- 5 ße Zeitkonstante wird mit jeden! Betätigen einer Be-

pulse verhindert. dientaste automatisch eingeschaltet Das geschieht über

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das die Klemme IBTb, die bei jedem Betätigen einer Be-

Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst dientaste für die Dauer des Tastendrucks Erdpotential

Beim Prüfen der Alarinanzeigenlampen über eine erhält

Leitung vom zentralen Anzeigefeld aus ist es vorteilhaft, 10 Die Strombegrenzungsschaltung kann defekt werden,

daß die Vereögerungsschaltung auf eine höhere Verzö- Ein solcher Defekt kann sich manifestieren, indem das

gerungszeitkonstante umgeschaltet wird. Stellglied entweder zu niederohmig oder zu hochohmig

Damit die Strombegrenzung bei einem Defekt nicht ist Das bedeutet daß der stationäre Spannungsabfall

die gesamte Anlage gefährdet ist in einer Weiterbildung entweder zu klein oder zu groß ist Damit ein solcher

der Erfindung der Ausgang des Stellgliedes mit zwei 15 Defekt nicht die gesamte Anlage gefährdet, wird der

Oberwachungskomparatoren verbunden, die den Span- Spannungsabfall mittels zweier Überwachungskompa-

nungsabfall am Stellglied überwachen und bei Auftreten ratoren ÜK\ und ÜK 2 überwacht Sobald einer der

eines zu kleinen oder zu großen Spannungsabfalls die Komparatoren anspricht, wird über den Schalter < QS

Signalspannung abschalten. Erdpotential an die Klemme SA der Stromüberwa-

Anhand der Zeichnungen wird die ErfirJung nun nä- 20 chung gelegt und die Signalspannung ausgeschaltet,

her erläutert. Dabei zeigt Im detaillierten Stromlaufplan nach Fig. 2 wirkt als

F i g. 1 einen Übersichtsschaltplan der Strombegren- Stellglied SG die Parallelschaltung dreier Leistungs-

zung und transistoren TS 4, TS 5 und TS 6. Sie erhalten über glei-

F i g. 2 einen detaillierten Stromlaufplan dazu. ehe getrennte Widerstände R 14, R 15 und R16 ihren

In F i g. 1 wird der Gesamtstrom /, der in der gemein- 25 Basisstrom, damit eine möglichst gleichmäßige Verteisamen Rückleitung von den Alarmanzeigelampen des lung des Gesamtstromes über die drei Transistoren gezentralen Anzeigefeldes und den Steueranordnungen währleistet ist Durch diese Maßnahme kann der Spander Alarmanzeigelampen zur Stromversorgungsein- nungsabfall am Stellglied SG trotz des großen Stromes richtung fließt, über das Stellglied SG geleitet Ein Span- von über 5 A auf den kleinen Wert von etwa 250 mV nungsregler SR fühlt die Spannung hinter dem Stellglied 30 gehalten werden. Dies ist wichtig, um die Verluste klein SG ab und wirkt über die Verzögerungsschaltung VS zu halten.

auf das Stellglied so ein, daß der Spannungsabfall an SG Über die als Emitterfolger wirkende Darlingtonschalim stationären Zustand konstant bleibt Der Widerstand tung aus den 3 Transistoren TS1, TS 2 und TS3 erhaldes Stellgliedes wird durch den Regler so eingestellt ten die Leistungstransistoren ihren Basisstrom,
daß an ihm die konstante Spannung abfällt. Wird nun 35 Die Verzögerungszeit ist auch von der Laständerung durch plötzliche Belastungserhöhungen ein größerer abhängig. Bei größerer Stromzunahme muß auch der Strom gezogen, so bleibt zunächst der Widerstand des Basisstrom der Leistungstransistoren, die Ausgangs-Stellgliedes erhalten, weil der Regler das Stellglied nur spannung des Emitterfolgers 753 und die Basisspanlangsam über die Verzögerungsschaltung niederohmi- nung von TS1 zunehmen. Der Kondensator C 4 muß ger machen kann. Also steigt der Spannungsabfall am 40 sich auf eine höhere Spannung aufladen und damit ist Stellglied mit dem Strom an und der Spannungsabfall auch die Verzögerungszeit größer. Dieses Verhalten ist am Stellglied fällt monoton bis der stationäre Zustand erwünscht, weil bei größcrem Lastsprung auch die erreicht ist Die Verzögerungszeit ist etwa dem BeIa- Schwingneigung zunimmt und zu ihrer Bedämpfung eistungsanstieg proportional. Zum Beispiel beim Prüfen ne längere Spannungsabsenkung benötigt wird.
einer Steueranordnung mit 90 Lampen beträgt die Ver- 45 Als Spannungsregler SR fungiert ein Differenzverzögerungszeit 230 ms, beim Prüfen zweier Anordnun- stärker Ic 1. Als Ausgang hat dieser Differenzverstärker gen 540 ms und beim Prüfen dreier Anordnungen Ic 1 einen npn-Transistor mit offenem Kollektor. Über 1100 ms. den Spannungsteiler R MR 2 erhält der invertierende

Nur die Schaitvorgänge bei Stromerhöhung, nicht Eingang eine Referenzspannung von etwa 250 mV, be-

aber die bei Stromabsenkung führen zu gefährlichen 50 zogen auf die Eingangsklemme des Stellgliedes SG. Der

Impulsen. Andererseits muß die Schaltung auch nach nicht invertierende Eingang ist mit der Ausgangsklem-

kurzer Stromabsenkung wieder betriebsbereit sein. Aus me des Stellgliedes SG verbunden. Durch den Gegen-

diesen Gründen ist die Verzögerung der Strombegren- kopplungswiderstand R 7 wird die Verstärkung so ein-

zungsschaltung nur bei Stromzunahme wirksam. gestellt, daß Ic 1 als linearer Verstärker arbeitet. Sobald

Die größten Strombelastungen treten beim Prüfen .■>■> der Spannungsabfall am Stellglied steigt, wird der Ausder Alarmanzeigelampen und damit auch der gesamten gangstransistor von Ic 1 hochohmiger und der Ausgang Anlage auf, weil dabei mehrere Steueranordnungen von positiver, die Stelltransistoren TS 4, TS 5 und TS 6 erNull voll eingeschaltet werden können, bei kalten nie- halten über das Verzögerungsglied und die Darlingtonderohmigen Alarmanzeigelampen (Kaltleitereffekt). schaltung mehr Basisstrom und werden leitender, bis Beim Flackern von Alarmanzeigelampen sind die Im- 60 der Spannungsabfall wieder den Wert 280 mV erreicht, pulse wesentlich schwächer, weil nicht so viele Lampen Entsprechendes geschieht beim Verkleinern des Spangleichzeitig eingeschaltet werden und die Lampen in der nungsabfalis.

Dunkelphase nicht ganz erkalten. Andererseits beein- Die Verzögerungsschaltung VS besteht aus dem La-

flußt die dynamische Strombegrenzung auch quittierte dekondensator C4, den Ladewiderstand RS und R 9

dauerleuchtende Lampen, wenn mehrere Lampen hin- 65 und dem über All, Gr3, R 10 und Cr4 gesteuerten

zugeschaltet werden. Deshalb wird beim Prüfvorgang Transistor TS 7. Gr 3 ist dabei eine Zenerdiode.

die Verzögerungszeit gegenüber dem Normalbetrieb Im Normalbetrieb, wenn an der Klemme JBTb kein

um den Faktor 6 vergrößert. Beim Normalbetrieb, wenn Erdpotential anliegt, ist Gr 4 gesperrt. 75 7 erhält über

den Spannungsteiler R WIGr3/R 10 Basisstrom und ist leitend. Als resultierender Ladewiderstand ist die Parallelschaltung von R 8 und R 9 wirksam und die Zeitkonstante der Verzögerung ist klein.

Wird eine Bedientaste betätigt, so erscheint an der Klemme 2BTb Erdpotential, der Basisstrom von TS 7 wird über Gr 4 abgesaugt, TS 7 wird gesperrt und als Ladewiderstand ist nur R 8 wirksam. Die Zeitkonstante der Verzögerung ist dabei um den Faktor 6 größer als im Normalbetrieb.

Die Verzögerungsschaltung VS ist zwischen den Ausgang des Differenzverstärkers Ic 1 und dem Emitterfolger TSl, TS2 und TS3 angeordnet. Wenn der Ausgangstransistor des Differenzverstärkers Ic 1 hochohmiger wird, kann CA über den wirksamen Ladewiderstar.d aufgeladen werden. Wenn der Ausgangstransistor niederohmiger wird, kann er C 4 ohne Verzögerung entladen. Also ist die Verzögerung nur bei Stromanstieg wirksam.

Als Überwachungskomparatoren ÜK\ und ÜK 2 wirken zwei andere Differenzverstärker, nämlich Ic 2 und Ic 3. Sie haben keine Gegenkopplung, also sehr hohe Verstärkung und kippen von einem Zustand in den anderen, wenn die Differenz der Eingangsspannung nur das Vorzeichen wechselt.

Der Differenzverstärker Ic 2 dient zur Überwachung eines zu kleinen Spannungsabfalls am Stellglied SG und erhält über den Referenzspannungsteiler R 3IR 4IR 18 eine Referenzspannung von etwa 100 mV, die an seinen invertierenden Eingang 6 gelegt wird. Sein nicht invertierender Eingang 7 ist über den Widerstand R 6 mit der Ausgangsklemme des Stellgliedes SG verbunden.

Bei Normalbetrieb ohne Defekt der Schaltung ist die Spannung am Eingang 7 positiver als am Eingang 6 und der Ausgangstransistor mit der Kollektorklemme 1 ist gesperrt

Wird durch einen Fehler der Schaltung oder Kurzschluß der Stelltransistoren der Spannungsabfall am Stellglied kleiner als 100 mV, kippt der Überwachungskompara*or ÜK 1 in seine aktive Lage, und sein Ausgangstransistor wird leitend.

Durch den Kondensator C 2 wird das Ansprechen des Überwachungskomparators ÜK 1 etwas verzögert. Dadurch wird verhindert daß kurze Einschwingvorgänge beim Ausregeln einer Lastminderung ein Auslösen der Überwachungsschaltung verursachen.

Der Differenzverstärker Ic 3 dient zur Überwachung eines zu großen Spannungsabfalls am Stellglied SG und erhält über den Referenzspannungsteiler R MR 2IR 3IR 4 eine Referenzspannung von etwa 2,5 V, die an seinen nicht invertierenden Eingang 9 gelegt wird. Sein invertierender Eingang 8 ist über den Widerstand R 5 mit der Ausgangsklemme des Stellgliedes SG verbunden.

Bei Normalbetrieb ohne Defekt der Schaltung ist der nicht invertierende Eingang 9 positiver als der invertierende Eingang 8 und der Ausgangstransistor von Ic 3 ist gesperrt.

Wird durch einen Fehler der Schaltung oder eine Unterbrechung eines oder mehrerer Leistungstransistoren der Spannungsabfall am Stellglied größer als 2,5 V kippt der Überwachungskomparator ÜK2 in seine aktive Lage und sein Ausgangstransistor wird leitend.

Durch den Kondensator C1 wird das Ansprechen des Überwachungskomparators ÜK2 soweit verzögert, daß er durch dynamische Vorgänge beim Prüfen oder Flackern nicht ausgelöst werden kann. Die Ausgänge beider Überwachungskomparatoren ÜK 1 und ÜK 2 sind miteinander verbunden und steuern über den Spannungsteiler R \2/R 13 den als Schalter S wirkenden Transistor TS 8, der die Signalspannung abschaltet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 zu kleinen oder zu großen Spannungsabfalls die Si-Patentansprüche: gnalspannung abschalten.

1. Elektronische Anordnung zur Steuerung von

Alarmanzeigelanipen in einem zentralen Anzeige- 5
feld für Nachrichtenübertragungssysteme, bei der

jede mögliche Störung durch einen Oberwachungs- Das Hauptpatent betrifft eine elektronische Anord-

empfänger auswertbar ist, der einen Alarmkontakt nung zur Steuerung von Alarmanzeigelampen in einem beim Auftreten einer Störung gegen Erde schließt zentralen Anzeigefeld für Nachrichtenübertragungssy- und bei der für jede mögliche Störung eine Anzeige- io sterne, bei der jede mögliche Störung durch einen Überlampe vorgesehen ist, die derart gesteuert ist, daß wachungsempfänger auswertbar ist, der einen Alarmbei Beginn der Störung und Schließen des Alarm- kontakt beim Auftreten einer Störung gegen Erde kontakts die Lampe zu flackern anfängt, beim Drük- schließt und bei der für jede mögliche Störung eine ken einer Quittierungstaste die Lampe stetig brennt. Anzeigelampe vorgesehen ist, die derart gesteuert ist, beim Ende der Störung und Öffnen des Alarmkon- 15 daß bei Beginn der Störung und Schließen des Alarmtakts die Lampe wieder flackert und beim weiteren kontakts die Lampe zu flackern anfängt, beim Drücken Drücken der Quittierungstaste (Quittierung des StO- einer Quittierungstaste die Lampe stetig brennt, beim rungsendes) die Lampe erlischt, wobei die Stcueran- Ende der Störung and öffnen des Alarmkontakts die Ordnung aus einem Lampentransistor, dessen Emit- Lampe wieder flackert und beim weiteren Drücken der ter mit dem dem Erdpotential entgegengesetzten 20 Quittierungstaste (Quittierung des Störungsendes) die Pol der Versorgungsspannung, dessen Kollektor Lampe erlischt, wobei die Steueranordnung aus einem über die Anzeigenlampe mit Erdpotential und des- Lampentransistor, dessen Emitter mit dem dem Erdposen Basis über einen Basisvorwiderstand mit dem tential entgegengesetzten Pol der Versorgungsspan-Alarmkontakt verbunden ist, und aus einem elektro- nung, dessen Kollektor über die Anzeigelampe mit Erdnischen Quittierungsspeicher besteht, der über einen 25 potential und dessen Basis über einen Basisvorwiderelektronischen Umschalter einen Taktgeber derart stand mit dem Alarmkontakt verbunden ist, und aus steuert, daß in seiner Ruhelage ein kurzschließender einem elektronischen Umschalter einen Taktgeber der-Taktgeberausgang im Rhythmus der Blinkfrequenz art steuert, daß in seiner Ruhelage ein kurzschließender den Basisstromkreis des Lampentransistors kurz- Taktgeberausgang im Rhythmus der Blinkfrequenz den schließt und die brennende Lampe periodisch zum 30 Basisstromkreis des Lampentransistors kurzschließt Erlöschen bringt, während in seinem angeregten Zu- und die brennende Lampe periodisch zum Erlöschen stand ein stromliefernder Taktgeberausgang im bringt, während in seinem angeregten Zustand ein Rhythmus der Blinkfrequenz der Basis des Lampen- stromliefernder Taktgeberausgang im Rhythmus der transistors bei offenem Alarmkontakt einen Steuer- Blinkfrequenz der Basis des Lampen transistors bei offestrom zuführt und die Lampe periodisch zum Auf- 35 nem Alarmkontakt einen Steuerstrom zuführt und die leuchten bringt, wobei der Quittierungsspeicher Lampe periodisch zum Aufleuchten bringt, wobei der vom Alarmkontakt und von einer Quittierungstaste Quittierungsspeicher vom Alarmkontakt und von einer derart gesteuert ist, daß bei offenem Alarmkontakt Quittierungstaste derart gesteuert ist, daß bei offenem der Quittierungsspeicher durch die Quittierungsta- Alarmkontakt der Quittierungsspeicher durch die Quitste nur in seine Ruhelage und bei geschlossenem 40 tierungstaste nur in seine Ruhelage und bei geschlosse-Alarmkontakt nur in seine angeregte Lage gebracht nem Alarmkontakt nur in seine angeregte Lage gewerden kann, nach Patent 19 35 612, dadurch bracht werden kann.

gekennzeichnet, daß in die gemeinsame Bei dieser Steuerung der Alarmanzeigelampen treten

Rückleitung von den Alarmanzeigelampen des zen- folgende Schwierigkeiten auf:

tralen Anzeigefeldes und den Steueranordnungen 45 Die jeder Alarmanzeigelampe zugeordnete Steuerander Alarmanzeigelampen zur Stromversorgungsein- Ordnung schaltet mit relativ steilen Flanken. Die Zuleirichtung eine dynamische Strombegrenzung ge- tungen zwischen den Steueranordnungen und dem die schaltet ist, bestehend aus einem über einen Span- Alarmanzeigelampen enthaltenden Anzeigefeld und die nungsregler (SR) und eine Verzögerungsschaltung Rückleitungen vom Anzeigefeld zur Stromversorgung (VS) betätigten Stellglied (SG), das durch den Span- so bilden mit ihren Induktivitäten und Kapazitäten ein nungsregler (SR) derart beeinflußt wird, daß am schwingungsfähiges System, welches durch steile Ener-Stellglied (SG) im stationären Fall eine konstante gieimpulse zum Schwingen gebracht werden kann. Bei Spannung abfällt und daß die Verzögerungsschal- Schaltvorgängen, insbesondere mit vielen Alarmanzeitung (VS^das Ausgangssignal des Spannungsreglers gelampen gleichzeitig, können gedämpfte Schwingun- (SR) bei Stromzunahme (Einschalten von Alarman- 55 gen entstehen, die nach einer kurzen Zeit von einigen zeigelampen) verzögert an das Stellglied weiterlei- 100 msec abreißen. Die Amplituden dieser Schwingun^tet· gen können bis zu 80 V betragen und die Ausgangstran-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- sistoren der Steueranordnungen gefährden, zeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (VS) beim In der DE-OS 24 47 849 ist bereits eine Maßnahme Prüfen der Alarmanzeigelampen über eine Leitung ω zur Strombegrenzung für ein zentrales Anzeigefeld auf- (IBTb) vom zentralen Anzeigefeld aus auf eine hö- gezeigt. Die Anzeigelampen können dort unabhängig here Verzögerungszeitkonstante umgeschaltet vom Zustand der zugehörigen Steuerelektronik unwirk^w'^rc*· sam gemacht werden. Dies geschieht durch Sperren der

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Lampentransistoren, indem ein Unterdrückungspotentigekennzeichnet, daß der Ausgang des Stellgliedes 65 al an eine Unterdrückungsklemme gelegt wird.

(SG) mit zwei Überwachungskomparatoren (ÜK 1, InU. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik,

UK 2) verbunden ist, die den Spannungsabfall am 1971,2. Auflage, Seiten 332 und 333, ist eine Spannungs-Stellglied (SG) überwachen und bei Auftreten eines stabilisierung über einen Regelverstärker aufgezeigt.