DE3111125A1 - Elektronische schaltvorrichtung - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schaltvorrichtung, mit der das Vorhandensein oder Fehlen eines Gegenstands -festgestellt und der Laststrom einer mit ihr verbundenen Last geschaltet wird, und richtet sich insbesondere auf eine verbesserte Schaltvorrichtung, die wahlweise eine Arbeitskontakt- oder eine Ruhekontakt-Schaltfunktion durchführen kann.

Es ist eine elektronische Schaltvorrichtung, beispielsweise ein Näherungsschalter oder ein photoelektrischer Schalter, bekannt, der zwei Ausgangsschaltungen enthält, die der Arbeitskontakt- bzw. der Ruhekontakt-Schaltfunktion zugeordnet sind und zugehörige Ausgangsanschlüsse zur wahlweisen Verbindung mit einer Last aufweisen. Da eine solche herkömmliche Schaltvorrichtung ein Paar von Ausgangsschaltungen verwendet, ist sie insofern nachteilig, als sie aufwendig ist und relativ große Abmessungen haben muß. Es ist außerdem eine elektronische Schaltvorrichtung bekannt, welche einen auf dem Gehäuse der Vorrichtung angeordneten von Hand zu betätigenden Schalter aufweist, durch den die Schaltfunktion der Schaltvorrichtung zwischen der Arbeitskontakt- und der Ruhekontakt-Schaltfunktion mechanisch und von Hand umgeschaltet werden kann. Eine solsche Schaltvorrichtung hat den Nachteil geringer Kontaktzuverlässigkeit, weil der manuelle Schalter im allgemeinen mechanische Kontakte verwendet. Ferner unterliegt, wenn die elektronische Schaltvorrichtung klein ist, der mechanische Schalter Einschränkungen hinsichtlich seiner Einbauweise bezüglich- der Vorrichtung.

Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer elektronischen Schaltvorrichtung, die eine nicht-mechanische Schalterkonstruktion ist und sowohl Arbeitskontakt- als auch Ruhekontakt-Schaltfunktion aufweist.

Ferner ist es Ziel der Erfindung, eine kompakte elektronische Schaltvorrichtung zu schaffen, die geringe Abmessungen hat und wirtschaftlich ist.

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Ferner ist es Ziel der Erfindung, eine elektronische Schaltvorrichtung zu schaffen, die mehrere Spannungsanschlüsse aufweist, wobei durch Verbinden einer Spannungsquelle mit den Spännungsanschlüssen in einer bestimmten Weise die Schaltvorrichtung automatisch auf eine bestimmte Schaltfunktion geschaltet wird.

Hierzu schlägt die Erfindung eine Schaltvorrichtung vor, welche eine externe Anschlußeinrichtung zur Verbindung der Vorrichtung mit einer externen Spannungsquelle und Last, eine Nachweisschaltung zur Erzeugung eines Nachweissignals, eine Polaritätsumschalteinrichtung zur Umschaltung der Polarität des Nachweissignals auf eine bestimmte Polarität und Erzeugung eines umgeschalteten Signals, und eine Ausgangsschaltung, welche, ansprechend auf das umgeschaltete Signal, die mit der Vorrichtung verbundene Last schaltet, umfaßt, wobei die Polaritätsumschalteinrichtung einen optoelektronischen Koppler, welcher ein mit der Ausgangsanschlußeinrichtung verbundenes erstes Lichtprojektionselement und ein zwischen der Nachweisschaltxing und der Ausgangsschaltung liegendes erstes Lichtempfängerelement enthält, aufweist, wodurch bei Erregung des ersten Lichtprojektionselements die Polarität des Nachweissignals durch das mit dem ersten Lichtprojektionselement gekoppelte erste Lichtempfängerelement automatisch auf die bestimmte Polarität geschaltet wird .

Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser, ist

Fig. 1 ein schematische3 Schaltbild einer eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellenden elektronisches^ ScI ultvorrichtung, die einen einzelnen optoelektronischen Koppler aufweist und zur Verbindung mit einer Gleichspannungsquelle eingerichtet ist,

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e.j-n §c.hsm,at Asches iSphaltb^a eingr gine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung darstellenden elektronischen Schaltvorrichtung, die einen einzelnen optoelektronischen Koppler verwendet und zur Verbindung mit einer Gleichspannungsquelle einge

richtet ist, ."'·">.

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild einer Polaritätsumschaltschaltung, die in der Schaltung der Fig. 1 oder Fig. 2 verwendet werden kann,

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild einer weiteren PoIaritätsumschalt-Schaltung, die in der Schaltung der Fig. 1 oder 2 verwendet werden kann, 15

Fig. 5 ein Schaltbild einer Ausgangsschaltung, die in der Schaltung der Fig. 2 verwendet werden kann,

Fig. 6 ein Schaltbild eines Spannungsstabilisators, der in der Schaltung der Fig. 2 verwendet werden kann,

Fig. 7 ein schematisches Schaltbild einer eine weitere

Ausführungsform der Erfindung darstellenden elektronischen Schaltvorrichtung, die ein Paar optoelektronischer Koppler verwendet und zur Verbindung

mit einer Gleichspannungsquelle eingerichtet ist,

Fig. 8 ein Schaltbild einer Nachweisschaltung, die in der

Schaltung der Fig. 7 verwendet werden kann, 30

Fig. 9 ein schematisches Schaltbild einer eine weitere

Ausführungsform der Erfindung darstellenden elektronischen Schaltvorrichtung mit zwei Außenanschlüssen,
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Fig. 10 em Schaltbild einer elektronischen Schaltvorrichtung", die eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig, ^darstellt und

Fig. 11 ein schematisches Schaltbild einer ein Paar von optoelektronischen Kopplemverwendenden, für den Anschluß an eine Gleichspannungsquelle eingerichteten elektronischen Schaltvorrichtung, die eine Abwandltmg der Ausführungsform der Fig. 2 darstellt.

Mit dem folgenden wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Sie zeigt als bevorzugte Ausführungform der Erfindung eine elektronische Dreileiter-Gleichspannungs-Schaltvorrichtung. Die Schaltvorrichtung weist eine Nachweisschaltung 1, eine ein Lichtempfängerelement 3S enthaltende Polaritätsumschalt-Schaltung 2, eine Ausgangsschaltung 4, ein Lichtprojektionselement 3P, Spannungsversorgunganschlüsse 51 und 52, einen Ausgangsanschluß 53 und einen gemeinsamen Masseanschluß 54 auf.

Die Nachweisschaltung 1 bildet eine Einrichtung, die das Vorhandensein oder Fehlen eines durch sie nachzuweisenden Gegenstands abfühlt und an einem Ausgangsanschluß 1c ein Nachweissignal erzeugt. Die Nachweisschaltung kann irgendeine herkömmliche Nachweisschaltung, etwa eine solche, wie sie bei Näherungsschaltern verwendet wird, mit einer Schwingungsschaltung, deren Ausgangssignal sich bei Annäherung eines Gegenstands ändert, oder eine solche, wie sie bei einem photoelektrischen Schalter verwendet wird, mit einem Lichtempfängerelement, dessen Ausgangssignal sich bei Auftreffen vom am Gegenstand reflektiertem Licht einer Lichtquelle ändert, oder dergleichen sein. Fig. 8 zeigt als Beispiel für die Nachweisschaltung der Fig. 1 eine wohlbekannte Nachweisschaltung für einen Näherungsschalter. Die Nachweisschaltung 10 enthält eine Schwingungsschaltung mit einer Nachweisspule 11, eine Signalverarbei-

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tungsschaltung, in der die von der Schwingungsschaltung erzeugten Signale verarbeitet werden,einen normal auf tiefem Wert befindlichen Anschluß 10c und einen normal auf hohem Wert befindlichen Anschluß 10d. Die Nachweisschaltung 10 erzeugt normal ein tiefes Ausgangssignal auf dem Anschluß 10c und ein hohes Ausgangssignal auf dem Anschluß 10d. Wenn sich ein Gegenstand der Nachweisspule 11 nähert, ändert sich das Ausgangssignal der Schwingungsschaltung, wodurch die Nachweisschaltung 10 ein hohes Ausgangssignal auf dem Anschluß 10c und ein tiefes Ausgangssignal auf dem Anschluß 10d erzeugt. Das Nachweissignal erscheint also auf dem Anschluß 10c oder 10d. Wenn die Nachweisschaltung 1 der Fig. 1 durch die Nachweisschaltung 10 dargestellt wird, stellt der Ausgangsanschluß 10c oder 10d den Ausgangsanschluß 1c dar, während die Anschlüsse 10a und 10b die Anschlüsse 1a und 1b darstellen.

Die Polaritätsumschalt-Schaltung 2 der Fig. 1 bildet zusammen mit dem Lichtprojektionselement 3P eine Polaritätsumschalteinrichtung, die die Polarität eines am Anschluß 1c erzeugten und auf den Eingangsanschluß 2f gegebenen Nachweissignals auf eine bestimmte Polarität umschaltet. Das Lichtprojektiongelement 3P und das Lichtempfängerelement 3S sitzen in einem einzigen Gehäuse und bilden einen einzelnen optoelektronischen Koppler. Als Lichtprojektionselement bzw. Lichtquelle 3P kann eine Leuchtdiode als Lichtempfängerelement bzw. Lichtdetektor 3S ein Phototransistor oder dergleichen verwendet werden. Wenn also die Lichtquelle 3P erregt wird, wird auch der Lichtdetektor 3S durch ein von der Lichtquelle 3P einfallendes Lichtbtindel erregt.

Fig. 3 zeigt die Polaritätsumschalt-Schaltung 2 im einzelnen. Außer bei Erregung des Lichtdetektors 3S fließt durch diesen kein Strom, der ausreicht, Transistoren 25 und 26 durchzuschalten, so daß ein Transistor 22 so geschaltet wird, daß ein Transistor 21 aktiviert wird, aber

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Transistoren 23 und 24 sperren„ Das über ä<sn Singangsanschluß 2f auf den Transistor 21 gegebene Nachweissignal wird dann durch den Transistor 21 invertiert und in dieser Form über eine Dioä© 28 auf den Ausgangsanscföitti 2a gegeben ο Umgekehrt, wenn der Lichtdetektor 3S erregt und damit durchgeschaltet wird? schalten die Transistoren 25 und 2δ durch, wodurch der Transistor 22 sperrt und den Transistor 21 abschaltet, aber die Transistoren 23 und 24 aktiviert werden. Das über den Eingangsansehluß 2f auf den Transistor 23 gegebene Nachweissignal wird dann svieinial invertiert und über eine Diode 27 auf dan Ausgangsanschluß 2a gegeben«, Anders ausgedrückt heißt dies? daß das auf den Anschluß 2f gegebene Nachweissignal ohne Invertierung auf den Änsehlul 2a gege= " ben itfirdo Wenn der Lichtdetektor 38 entregt ist„ wird also

1.5 das auf den Anschluß 2f gegebene Naehweissignal invertiert und erscheint als solches auf öesn Anschluß 2a, Wenn der Detektor 3S erregt ist, .erscheint das Nachweissignal ohne Invertierung auf dem Anschluß 2a»

Fig„ 4 zeigt in Abwandlung der Schaltung der Fig» 3 eine weitere Polaritätsuroschalt-Schaltung 20„ Die Schaltung 20 weist zwei Eingangsanschlüsse 2Of und 20g auf? di© rait einem normal tiefen ÄusgangsanschluB 100c fozw„ einem noriaai hohen Ausgangsanschluß 100d verbunden sind. Ein hohes aus= gangssignal auf dem Anschluß 100c stellt ein in der Schaltung 100 erzeugten Kachweissignal dar. Andererseits stellt ein tiefes Ausgangssignal auf dem Anschluß 100d ein in der Schaltung 100 erzeugtes umgekehrtes Wachwdissignal dar» Beispielst^eise kann die Nachweisschaltung 10 der Fig» 8 als Schaltung 100 verwendet werden„ wobei dann die An= Schlüsse 1Oa₅ 10b, 10c und 10d den Anschlüssen 100a, 100b _s 100c und 100d entsprechen„ Es versteht sich,, daß sich die Wachweisschaltung 100 nicht auf die Schaltung 10 beschränkt» Wenn der Lichtdetektor 3S erregt und damit Transistoren 31 und 32 durchgeschaltet werden, sperrt ein Transistor 33„ Das Nachweissignal auf dem Anschluß 100c wird dann auf

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einen Ausgangsanschluß 20a über eine Diode 35 geleitet. Wenn der Detektor 3S entregt wird, sperren die Transistoren 31 und 32 und der Transistor 33 schaltet durch. Das Nachweissignal auf dem Anschluß 100d wird dann über eine Diode 34 auf den Anschluß 20a'geleitet.

Die gesamte Schaltung der Fig. 4 kann als Nachweis- und Polaritätsumschalt-Schaltung für die Schaltungen 1 und 2 der Fig. 1 verwendet werden, wobei die Anschlüsse 100a, 100b, 2Oe, 20a und 2Od die Anschlüsse 1a, 1b, 2e, 2a und 2d darstellen. Die Schaltung der Fig. 3 bzw. 4 liegt vorzugsweise als integrierte Schaltung in Chip-Form vor, um die räumlichen Abmessungen der Schaltvorrichtung der Erfindung zu vermindern. Da der Anschluß 2c bzw. 20b des Detektors 3S in gemeinsamer Verbindung an den Spannungs-Versorgungsanschluß 2d bzw. 2Oe angeschlossen ist, läßt sich die Gesamtzahl der Anschlüsse des IC-Chip minimieren.

Es wird nun wieder Fig. 1 betrachtet. Das durch die Nachweisschaltung 1 erzeugte Nachweissignal wird durch die Schaltung 2, deren Lichtdetektor 3S entregt ist, invertiert. Wenn die Nachweisschaltung 1 so ausgelegt ist, daß sie normal ein hohes Ausgangssignal am Anschluß 1c erzeugt, ist das Ausgangssignal der Schaltung 2 am Anschluß 2a normal tief während der Zeit, während der der Detektor 3S entregt ist, bzw. normal hoch während der Zeit, während der der Detektor 3S erregt ist. Die Ausgangsschaltung 4 bildet eine Leistungsausgangsschaltung derart, daß ansprechend auf ein auf ihren Eingangsanschluß 4c gegebenes Eingangssignal ein zwischen Ausgangsanschlüssen 53 und 54 angeschlossenes Schaltelement leitend gemacht wird. Da eine solche Leistungsausgangsschaltung bekannt ist, ist die Schaltung 4 in Fig. 1 nur schematisch dargestellt. Ein NPN-Leistungstransistor 40 als Schaltelement ist innerhalb der Schaltung 4 mit (in Fig. 1 nicht gezeigten) zugehörigen inneren Schaltungskomponenten verbunden. Die Ausgangsanschlüsse 53 und 54 liegen mit einer Last 61 und einer

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Gleichspannungsquelle 60 in Reihe.

Wenn die Schaltung 4 gcj ausgelegt ist, daß ansprechend auf ein auf den Anschluß 4c -.gegebenes hohes Eingangssignal der Schalttransistor 40 durchschalten kann, bewirkt also ein hohes Ausgangssignal am Anschlußj2a, daß die Last 61 durch die Schaltung 4 aufgeschaltet wird. Ferner ist, wenn die Schaltung 1 so ausgelegt iät,';;daß /sie normal ein hohes Ausgangssignal aufrechterhält., und wenn der Detektor 3S erregt ist, die Last 61 normal aufgeschaltet. Da der Anschluß 51 über die Lichtquelle..JlT.mit den einzelnen Spannungseingangsanschlüssen JIa, 2e„.und 4b verbunden ist, wird, wenn der Anschluß 51 mit Jder Gleichspannungsquelle 60 verbunden ist, die Lichtquelle 3b unter Erzeugung von Licht zur Erregung des Detektors 3S erregt, weil die Schaltungen 1,2 und 4 eine konstante Leistung über die Anschlüsse 1a, 2e und 4b verbrauchen,* Wenn der Anschluß 52 mit der Spannungsquelle 60 verbunden und der^nschluß 51 von der Spannungsquelle 60 frei ist, ^wird^'die' Lichtquelle 3P und damit auch der Detektor 3S hichf|erregt δ Daher wird, wenn die Spannungsquelle 60^mit de^Ansc^ItiB 51 verbunden ist, das von der Schaltung 1 körrmetfde'^achweissignal durch die Schaltung 2 nicht invertiert unsT 'die: .Last 61 ist normal auf geschaltet. Wenn die Spannu&gsqueile 60 mit dem Anschluß 52 verbunden ist, wird das Nfichweis's'ignal durch die Schaltung 2 invertiert und die Last*|6t; ist"normal ausgeschaltet. Die Anschlüsse 51 und .52 können, "als, normal geschlossener (Ruhe-Kontakt) und normal offener'--/Arbeitskontakt) Spannungsanschluß bezeichnet werden.J^<Ua^:>;"

Wenn umgekehrt die Schaltungen 1, 2 und 4 so ausgelegt sind, daß die Anschlüsse 51 und 52 als normal offener bzw. normal geschlossener (Arbeitskontakt bzw. Ruhekontakt) Spannungsanschluß arbeiten können, wird die Last 61 in einer solchen Weise geschaltet, daß mit Anlegen einer Gleichspannung an den Anschluß 51 über die Spannungsquelle 60 die Last 61 normal ausgeschaltet, aber mit Anlegen einer Gleichspannung an

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den Anschluß 52 die Last 61 normal aufgeschaltet bzw. erregt wird.

Nach dieser Ausführungsform liefert diese elektronische Schaltvorrichtung durch Verbinden der Spannungsquelle mit dem Anschluß 51 oder dem Anschluß 52 eine normal offene oder eine normal geschlossene Schaltfunktion für die mit dem Anschluß 53 verbundene Last. Das Schaltgerät der Fig. 1 ist ein Dreileiter-Gerät, es ist aber auch möglich, die Vorrichtung in einen Zweileiter-Schalter abzuwandeln derart, daß die in Reihe liegende Last und Gleichspannungsquelle zwischen den Anschluß 54 und den Anschluß 51 oder 52 gelegt werden können, indem der Ausgang der Schaltung 4 mit dem Anschluß 4b verbunden wird und ferner eine gewisse Zusatzschaltung vorgesehen ist.

Fig. 2 zeigt als weitere Ausführungsform der Erfindung eine elektronische Zweileiter-Wechselspannungs-Schaltvorrichtung zum Schalten einer mit einer Wechselspannungsquelle 62 in Reihe liegenden Wechselspannungslast 63. Die Schaltung enthält Nachweis- und Polaritätsumschalt-Schaltungen 1 und 2, die den gleichen Aufbau und die gleiche Wirkungsweise wie diejenigender Vorrichtung der Fig. 1 haben. Die oben beschriebenen Abwandlungen dieser Schaltungen 1 und 2 der Fig. 1 sind auch auf die Schaltungen 1 und 2 der Fig. 2 anwendbar. Die Schaltvorrichtung der Fig.

2 enthält ferner eine Ausgangsschaltung 41, einen Spannungsstabilisator 5, einen Widerstand 6, eine Zener-Diode 7, eine Lichtquelle 3P und ein Paar von Gleichrichterschaltungen 8 und 9.

Fig. 5 ist eine detaillierte schematische Darstellung der Ausgangsschaltung der Fig. 2„ die einen Thyristor 41a und einen Transistor 41f enthält» Spannungseingangsanschlüsse 41b und 41d erhalten jeweils eine positive Gleichspannung.' Mit Erscheinen einer positiven hohen Spannung an der Steuerelektrode des Thyristors 41a über einen Eingangsanschluß 41c durch den Transistor 41f wird der Thy-

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ristor 41a durchgesehaltet und durch den Thyristor fließt Strom ο Fig= β zeigt im einzelnen den Spanmangasfcabllis&'cor 5, der eine an seinem gingang 5b eingegeben® Gl©iehspan=· nung stabilisiert und eine konstant stabilisierte Glaich=- spannung an seinem Jtoschluß 5b lieferte Es ist su beachten„ daß die oben beschriebenen Schaltungen 41 und 5 der FigHo 5 und β nur der Vsraasehaulichung dienen and daß asaäore herkömmliche Schaltungen ebenfalls bei der Schaltung der Fig» 2 einsetzbar sind-

Kehrt man i«jied©r zu Fig= 2 zurück, so sind dar Wider=· stand 6 und die Zener-Diode 7 so zwisehengesehaltet, äaß der Strom reguliert wird, der durch die Lichtquell® 3P in einem Normalzustand flisEt.

Wenn die in Reihe, liegende Weehselspannungsquells 62 und Last 63 mit zwei Anschlüssen 8a und 8b der Gleichrichterschaltung 8- verbunden werden , wird die Lichtquelle 3P erregt j so "daß der Lichtdetektor 3S einschaltete· wodurch ein von der Wachweisschaltung 1 erzeugtes Signal in der Polaritätsumschalt-Schaltung 2, i-ji© sia in Fig„ 3 äarge~ stellt ist, zweimal invertiert, d.h. also, nicht invertiert wird» Wenn beispielm-yeias® di® Wachweissehaltung 1 so aus=» gelegt ist, das sie normal ein hohes Äusgangssignal erzeugt, wird normal ein hohes Eingangssignal auf äen Anschluß 41c gegeben und fließt normal sin Laststrom durch ämn Thyri-= stör 41a, die 22ener-Diod@ 7 „ die Gieichriehterschaltung S₁₇ die Last 63 und die Wechselspannungsquell© S3» Die Anschlüsse 8a und 8b liefern eine normal geschlossene Schaltfunktion (Ruhekontakt-Schaltfunktion)„ Wenn andererseits die Spannungsquelle 62 und Last 63 mit zwei Anschlüssen 9a und 9b verbunden sind, wird die Lichtquelle 3P nicht erregt, wodurch das durch die Nachweisschaltung 1 erzeugte Nachweissignal in der Schaltung 2 invertiert und ein tiefes Eingangssignal normal auf den Anschluß 41c gegeben wirdο Der Thyristor 41a zündet dann nicht, so daS ein für das Aufschalten der Last 63 ausreichender Laststrom nicht

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durch die Serienschaltung aus Last 63, Gleichrichterschaltung 9 und Thyristor 41a fließt. Die Anschlüsse 9a und 9b liefern eine normal offene Schaltfunktion (Arbeitskontakt-Schaltfunktion) .

Die Schaltfunktion gemäß dieser Ausführungsform weist zwei getrennte Paare von normal geschlossenen Spannungsanschlüssen (8a - 8b oder 9a - 9b) und normal offenen Spannungsanschlüssen (9a - 9b oder 8a - 8b) auf, wobei die Schaltvorrichtung auf eine normal geschlossene oder eine normal offene Schaltfunktion durch übergang des Anschlusses der Reihenschaltung aus Last und Spannungsquelle zwischen den beiden getrennten Paaren von Spannungsanschlüssen umgeschaltet wird.

Fig. 7 zeigt als weitere Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung eine elektronischeDreileiter-Gleichspannungs-Schaltvorrichtung. Die Schaltvorrichtung verwendet zwei optoelektronische Koppler 3P - 3S und 4P 4S. Eine Nachweisschaltung 101 ist mit einem normal tiefen Ausgang 101a und einem normal hohen Ausgang 101b versehen.

Die in Fig. 8 gezeigte Nachweisschaltung 10 kann als die Schaltung 101 verwendet werden. Die Lichtdetektoren 3S und 4S sind mit dem Eingangsanschluß 42c der Leistungsschaltschaltung 42 verbunden, die einen NPN-Schalttransistor 42a aufweist, so daß bei Erregung des Detektors 3S der Transistor 42a normal im Sperrzustand bzw. bei Erregung des Detektors 4S der Transistor 42a normal im Durchlaßzustand ist. Die Leistungsschaltschaltung 4 2 kann ggf. durch eine andere herkömmliche Schalt-Schaltung ersetzt sein. Die Schaltungen 101 und 42 sind so ausgelegt, daß sie über ihre Anschlüsse 101c und 42b eine konstante Gleichspannungsleistung verbrauchen. Wenn die Gleichspannungsquelle 60 und Last 61, wie in Fig. 7 dargestellt, mit einem ersten Spannungsanschluß 55 verbunden sind, wird die Lichtquelle 3P erregt, so daß auch der Lichtdetektor 3S erregt wird, · wodurch die zwischen Anschlüssen 55 und 57 angeschlossene

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Last 61 normal ausgeschaltet ist. Wenn die Gleichspannungsquelle 60 und Last 61 an einen zweiten Spannungsanschluß 56 angeschlossen sind, wird die Lichtquelle 4P und damit der Lichtdetektor 4S erregt, wodurch die zwischen Anschlüssen 56 und 57 angeschlossen Last 61 normal aufgeschaltet ist. Die Anschlüsse 55 und 56 dienen also als Anschlüsse für eine normal offene (Arbeitskontakt-) bzw. normal geschlossene (Ruhekontakt-) Schaltfunktion. Nach dieser Ausführungsform wird die elektronische Schaltvorrichtung auf Ruhekontakt- oder Arbeitskontaktschaltfunktlon einfach durch Verbinden der Spannungsquelle 60 mit einem der Anschlüsse 55 oder 56 eingestellt. Die elektronische Schaltvorrichtung kann in einer solchen Weise abgewandelt sein, daß, wie durch Fig. 9 vorgeschlagen, die Schaltung 101 einen einzigen Ausgangsanschluß,der gemeinsam mit Kollektoren der Detektoren 3S und 4S verbunden ist, und die Schaltung 42 zwei Eingangsanschlüsse aufweist, die getrennt mit den betreffenden Emittern der Detektoren 3S und 4S verbunden sind,,

Fig. 9 zeigt als weitere Ausführungsform der Erfindung schematisch die Schaltung einer elektronischen Zweileiter-Gleichspannungs-Schaltvorrichtung. Die Schaltvorrichtung ist mit zwei Spannungsanschlüssen 91 und 92 versehen, mit denen die Reihenschaltung aus Last 61 und Gleichspannungsquelle 60 in beiden Polaritätsrichtungen verbunden werden kann. Es ist eine Gleichrichterschaltung 93 zwischengesetzt, so daß die Gleichspannungsquelle 60 in beiden Richtungen zwischen den Anschlüssen 91 und 92 angeschlossen werden kann. Eine Nachweisschaltung 102 ist so ausgelegt, daß sie normal ein tiefes Ausgangssignal zur Aufgabe auf Detektoren 3S und 4S erzeugt. Eine Ausgangsschaltung 43 weist einen positiven und einen negativen Eingangsanschluß 4 3c und 43d auf, wobei in ihr ein Leistungsschalttransistor 4 3a durch ein auf den An-Schluß 43c gegebenes hohes Eingangssignal durchgeschaltet

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und durch ein auf den Anschluß 43d gegebenes hohes Eingangssignal gesperrt wird. Eine Zener-Diode 43b ist mit dem Transistor 43a in Reihe geschaltet, so daß auch bei durchgeschaltetem Transistor 4 3a eine ausreichende Leistung der Schaltung 102 zugeführt werden kann. Wenn durch die Gleichspannungsquelle 60 eine positive Spannung dem Anschluß 91 über die Last 61 zugeführt wird, wird die Lichtquelle 3P erregt, und die durch die Schaltung 102 erzeugten Ausgangssignale werden auf den Anschluß 43c gegeben. Der Transistor 43a sperrt dann normal, wird aber durchgeschaltet, wenn ein Nachweissignal auf hohem Wert durch die Nachweisschaltung 102 erzeugt wird. Die Schaltvorrichtung liefert also eine normal offene (Arbeitskontakt-) Schaltfunktion für die Last 61. Wenn die Spannungsquelle 60 anders herum an die Anschlüsse 91 und 92 angeschlossen ist, so daß also die positive Spannung auf den Anschluß 92 geht, wird die Lichtquelle 4P erregt, und die durch die Schaltung 102 erzeugten Ausgangssignale werden auf den negativen Anschluß 43d gegeben. Der Transistor 43a ist dann normal durchgeschaltet, wird aber mit Erhalt eines Nachweissignals von der Schaltung 102 gesperrt. Die Schaltvorrichtung liefert also eine normal geschlossene (Ruhekontakt-) Schaltfunktion. Bei dieser Ausführungsform liefert die Schaltvorrichtung eine Ruhekontakt- bzw. eine Arbeitskontaktschaltfunktion je nach der Richtung, in der die Gleichspannungsquelle 60 mit den Anschlüssen 91 und 92 verbunden ist. Ggf. kann eine Schutzschaltung für die Lichtquellen 3P und 4P in einer solchen Weise vorgesehen sein, daß;, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Reihenschaltung a'us Widerstand und Lichtquelle (3P oder 4P) parallel zu einer Zener-Diode als Nebenschlußwider

stand geschaltet

Ist.

Fig. 10 zeigt als Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 9 schematisch eine Schaltung eines elektronischen Schaltgeräts. Zwei Lichtquellen 3P und 4P liegen jeweils

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in einem von zwei Zweigen ainer Gleichrichterschaltung 94 und dienen als Gleichrichtsr. Die Arbeitsweise dieser .Schaltvorrichtung ist ähnlich derjenigen der Vorrichtung der Fig. 9.

Da die beiden Schaltvorrichtungen der Fign. 9 und 10 jeweils nur zwei Anschlüsse haben und einfach auf eine Arbeitskontakt- oder eine Ruhekontakt-Schaltfunktion geschaltet werden können, signen sie sich besonders gut für extrem stark miniaturliierte Schaltvorrichtungen.

Fig. 11 zeigt als Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 2 schematisch die Schaltung einer elektronischen Zweileiter-Wechselspannung.s-Schaltvorrichtung. Eine Nachweisschaltung 103 ist so ausgelegt, daß sie normal ein . tiefes Ausgangssignal auf ci|.nem Anschluß 103c und ein hohes Ausgangssignal auf einem Anschluß 103d erzeugt. Die Schaltung 103 kann beispielsweise die Nachweisschaltung der Fig. 8 sein. Eine Leistüngsschaltschaltung 44 enthält einen Thyristor 44a, der so-eingerichtet ist, daß er durch ein hohes Eingangssignal auf einem Eingangsanschluß 44c gezündet werden kann. Die fchaitüng 44 kann die in Fig. 5 dargestellte sein. 5 ist ei.a Spannungsstabilisator, wie er in Fig. 6 gezeigt ist. Anders. Bezugszeichen, die mit solchen aus Fig. 2 übereinstimmen, bezeichnen die gleichen Komponenten wie dort. Dioden 14, ,15, 16 und 17 sind so vorgesehen, daß ein durch die betreffende Gleichrichterschaltung 8 bzw. 9 fließender Strom in einen durch den Spannungsstabilisator 5 fließenden geringen Strom und einen durch das Schalttor (den Th/rlstör) 44a fließenden Laststrom unterteilt werden kanVpiina^daB ein Strom in der entgegengesetzten Richtung durjh keine der Dioden 14 bis 17 fließen kann. Da in deir Pra|;i;js^;jäe/r durch den Spannungsstabilisator 5 in die ^Schaliiürig3a303 und 44 fließende Schaltkreisstrom von der- Größenordnung einiger Milliampere ist, benötigen die Lichtquesfrenv^E^und 4P keinerler überstromschutzschaltungen. Jn-^ig^Mi ist die aus dem Strom-

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begrenzungswiderstand 6 und der Zener-Diode 7 bestehende überstromschutzschaltung mit der Lichtquelle 3P verbunden. Da die Lichtquelle 3P" in der Praxis eine Effektivspannung von ungefähr 3V erhalten muß, damit sie Licht aussendet, und der durch die Zener-Diode 7 fließende Laststrom ungefähr einige hundert Milliampere beträgt, entsteht über der Zener-Diode 7 ein verhältnismäßig großer Spannungsabfall. Ein solcher Spannungabfall verursacht einen wesentlichen Abfall der an der Last 63 liegenden Spannung und ist in der Praxis nachteilig. Ferner ist die von der Groß-Zener-Diode abgegebene Wärmemenge groß, was für die zugeordneten Schaltkreiskomponenten nachteilig ist. umgekehrt.ist. in Fig. 11 der betreffende Spannungsabfall über der Diode 14 bzw. 15 ziemlich niedrig, weil der bei gezündetem Thyristor 44a durch die Last 63 fließende Laststrom im wesentlichen durch die Diode 14 bzw. 15 in Vorwärtsrichtung fließt. Da ferner die Schaltvorrichtung der Fig. 11 keinerlei Groß-Diode wie die Zener-Diode der Fig. 2 enthält, die große räumliche Abmessungen erfordert, lassen sich die Schaltung miniaturisieren und die Kosten senken.

Wenn die Reihenschaltung aus Last 63 und Spannungsquelle 62 zwischen den Anschlüssen 8a und 8b angeschlossen wird, wird der optoelektronische Koppler 3P-3S erregt und der Thyristor 4 4a sperrt normal. Wenn die Spannungsquelle 62 zwischen den Anschlüssen 9a und 9b angeschlossen wird, wird der optoelektronische Koppler 4P-4S erregt und der Thyristor 44a ist normal gezündet. Die Anschlüsse 8a und 8b sind also für eine Arbeitskontaktschaltfunktion, während die Anschlüsse 9a und 9b für eine Ruhekontaktschaltfunktion sind. Die Schaltungen 103, 44 und 5 können im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungsformen abgewandelt sein.

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Claims (7)

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   GEIBELSTRASSE β

   8OOO MÜNCHEN

   TELEFON (O 8Θ) 4 7 4073' TELEX 52 34 07 (wllp-d) TELEGRAMME PATRANS MÜNCHEN TELECOPIER or 3 (089) 222

   P 1189-DE

   OMRON TATEISI ELECTRONICS CO. Kyoto - Japan

   Elektronische Schaltvorrichtung

   Prioritäten:

   21. März 1930 - JAPAN

   21. März-198$ - JAPAN

   21 . März 19$p - JAPAN

   16. Mai 19S0 - JAPAN

   16. Mai 198 0 - JAPAN

   Nr. 36426/1980

   Nr. 36427/1980

   Nr. 36428/1980

   Nr. 65131/1980

   Nr. 65132/1980

   PATENTANSPRÜCHE

   Elektronische Schaltvorrichtung mit einer externen An- Schlußeinrichtung zur Verbindung mit;einer externen Spannungsquelle, über die die Schaltvorrichtung mit Spannung versorgt wird, und mit einer zu schaltenden ijiast, gekennzeichnet durch .eä^e Nachweis Schaltung (1) zur Erzeugung eines Nachweissagrtais,^ eine mit der Nachweisschaltung verbundene Polaritätsymschalteinrichtung (2) zum Um-

   Omron Tateisi ..^ ... . P 1189-DE

   schalten der Polarität des Nachweissignals auf eine bestimmte Polarität und Erzeugung eines umgeschalteten Signals, und eine mit der Polaritätumschalteinrichtung verbundene Ausgangsschaltung (4)»die, ansprechend auf das umgeschaltete Signal, die mit der externen Anschlußeinrichtung (51, 52; 53) verbundene Last (61) schaltet, wobei die Polaritätsumschalteinrichtung ein optoelektronisches Koppelelement aufweist, welches ein mit der externen Anschlußeinrichtung verbundenes erstes Lichtprojektionselement (3P) und ein zwischen der Nachweisschaltung und der Ausgangsschaltung liegendes erste Lichtempfängerelement (3S) enthält, und die Polarität des Nachweissignals durch das erste Lichtempfängerelement auf die bestimmte Polarität geschaltet wird, wenn das erste Lichtprojektionselement erregt wird.
2. 2. Elektronische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die externe Anschlußeinrichtung einen normal offenen und einen normal geschlossenen Spannungsanschluß (z. B. 51, 52) enthält und daß das erste Lichtprojektionselement (3P) mit einem der beiden Anschlüsse verbunden ist.
3. 3. Elektronische Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwei mit dem 5 normal offenen bzw. normal geschlossenen Spannungsanschluß verbundene Gleichrichterschaltungen (8, 9) vorgesehen sind und daß das erste Lichtprojektionselement (3P) mit einem der Spannungsanschlüsse über eine der Gleichrichterschaltungen verbunden ist.
4. 4. Elektronische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das optoelektronische Koppelelement ein mit der externen Anschlußeinrichtung (55, 56) verbundenes zweites Lichtprojektionselement (4P) und ein zwischen der Nachweisschaltung (101) und der

   130067/0655

   Omron Tateisi ..:-..-.' .-· .·■..: P 1189-DE

   Ausgangsschaltung (42) liegendes zweites Lichtempfängerelement (4S) aufweist, wobei bei Erregung eines der beiden Lichtprojektionselemente die Polarität des Nachweissignals in eine der Polaritäten, die durch die beiden Lichtempfängerelemente bestimmt wird, umgeschaltet wird.
5. 5. Elektronische Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die externe Anschlußeinrichtung einen normal offenen und einen normal geschlossenen Anschluß (55, 56), die mit dem ersten bzw. dem zweiten Lichtprojektionselement (3P, 4P) verbunden sind, umfaßt.
6. 6. Elektronische Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die externe Anschlußeinrichtung aus zwei Spannungsanschlüssen (91, 92) besteht, daß die externe Spannungsquelle eine Gieichspannungsquelle ist, und daß das erste und das zweite Lichtprojektionselement (3P, 4P) entgegengesetzt zueinander mit der externen Anschlußeinrichtung verbunden sind, so daß die beiden Lichtprojektionselemente entsprechend der Polarität der an die Spannunganschlüsse durch die Gleichspannungsquelle gegebenen Spannung abwechselnd erregt werden können.
7. 7. Elektronische Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß mit den normal offenen und normal geschlossen Anschlüssen entsprechend zwei Gleichrichterschaltungen (8, 9) verbunden sind, wobei jeder der Spannungsanschlüsse aus einem Paar mit der zugehörigen Gleichrichterschaltung verbundener externer Anschlüsse (8a, 8b; 9a, 9b) besteht und die beiden Lichtprojektionselemente (3P_f 4P) jeweils durch die betreffende Gleichrichterschaltung mit den externen Anschlüssen verbunden sind=