DE3232864C2 - Wechselstromschaltkreis - Google Patents

Abstract

Der Wechselstromschaltkreis öffnet und schließt Kontakte ohne Erzeugung eines Lichtbogens. Wenn eine Gleichstromquelle nach einer Unterbrechung wieder angelegt wird, werden die Kontakte in einem vorbestimmten Zustand gehalten oder in einen vorbestimmten Zustand versetzt. Ein Wechselschalter ist vorgesehen, um in der erforderlichen Weise auszuwählen, ob die Kontakte zwangsweise geöffnet oder geschlossen werden sollen, nachdem eine Unterbrechung der Gleichstromquelle aufgetreten ist, oder ob der frühere Zustand der Kontakte aufrechterhalten weden soll.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wechselstromschaltkreis nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Wechselstromschaltkreis, der aus der DE-AS 22 22 517 bekannt ist, wird zwischen eine Wechselstromquelle und einen Lastkreis eingefügt, um die Erzeugung eines Lichtbogens zwischen den Kontakten

beim Öffnen und Schließen derselben zu verhindern, indenj die Schaltkontaktsperre jeweils im lastfreien Zustand geöffnet oder geschlossen werden.

Bei den bekannten Wechselstromschaltkreisen dieser Art ist ein Kontaktpaar eines ersten selbsthaltenden Relaisschalters in Reihe mit einer Wechselstromquelle und der Last geschaltet, eine Reihenschaltung aus einer Diode und einem Kontaktpaar eines zweiten selbsthaltenden Relaisschalters ist parallel zu dem Kontaktpaar des ersten Relaisschalters angeordnet, und die beiden Relaisschaltkontaktpaare werden durch ein weiteres Relais geöffnet oder geschlossen. Die Ansteuerung der Relaisschalter erfolgt nach manueller Betätigung eines Schalters über eine Reihenschaltung aus einer Diode, einer entgegengesetzt zu dieser gepolten Zener-Diode und einem Widerstand, wobei diese Reihenschaltung zwischen die Anschlußklemmen der Wechselstromquelle gelegt ist. Diese Reihenschaltung wirkt als Spannungsdiskriminator, um ein öffnen und Schließen der Kontakte nur bei bestimmten Spannungswerten zuzulassen. Insbesondere wird das zweite Relais während jedes negativen Halbzyklus des Wechselstromes geschlossen, um eine positive Spannung an die Diode anzulegen und auf diese Weise die Lichtbogenerzeugung an den Kontakten des zweiten Relaisschalters zu verhindern, während der erste Relaisschalter während jeder positiven Halbwelle des Wechselstromes geschlossen wird, wodurch bei dessen Schließen ebenso eine Lichtbogenerzeugung verhindert wird, weil dasselbe Potential wie an der Diode vorhanden ist. Ferner werden die Kontakte des ersten Relaisschalters während der positiven Halbwelle des Wechselstromes geöffnet, während die Kontakte des zweiten Relaisschalters während der negativen Halbwelle geöffnet werden, um eine Lichtbogenerzeugung zu verhindern. Das Öffnen und Schließen dieser Relaisschaltkontakte muß mit hoher zeitlicher Genauigkeit erfolgen, wobei die Schaltzeitpunkte allein durch die Zener-Spannung der Zener-Dioden bestimmt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Wechselstromschaltkreis der eingangs beschriebenen Art zu erreichen, daß die Schaltzeitpunkte der Schaltkontaktpaare präzise gesteuert werden können.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Wechselstromschaltkreis durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Verwendung von elektronischen Schaltungen wie Impi'lsformschaltungen, logischen Schaltelemten und Flip-Flops zur Ansteuerung von Relaisschaltern ist an sich bereits aus der DE-OS 27 53 765 bekannt. Bei der dort beschriebenen Anordnung wird das von einem Zeitgeber netzsynchron abgegebene Ansteuersignal

nach jedem Schaltvorgang umgepolt, um eine Kontaktmaterialwanderung an den Schaltkontakten zu verhindern.

Durch die Erfindung wird ein öffnen und Schließen der Schaltkontaktpaare ohne Lichtbogenerzeugung erreicht Eine Weiterbildung des Wechselstromschaltkreises ist imstande, automatisch die Kontakte zu öffnen, wenn nach einer Unterbrechung die Spannung aus einer Gleichspannungsquelle wieder vorhanden ist, wobei automatisch verhindert wird, daß ein Lichtbogen erzeugt wird, wenn die Kontakte geöffnet und geschlossen werden. Schließlich können auch die Kontakte in dem vorhergehenden Zustand gehalten werden, wenn nach einer Unterbrechung die Spannung aus einer Gleichspannungsquelle wieder vorhanden ist, wobei automatisch verhindert wird, daß ein Lichtbogen erzeugt wird, wenn die Kontakte geöffnet und geschlossen werden.

Zur Erläuterung der Erfindung dient die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen

F i g. IA bis IC ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines Wechselstromschaltkreises, wobei die Fig. IA und IB aneinanderzufügen sind, wie in F i g. 1C gezeigt ist;

F i g. 2A und 2B Diagramme zum Erläutern der Kontaktöffnungs- und Schließvorgänge ohne jegliche Lichtbogenerzeugung bei dem Schaltkreis nach Fig. 1, wenn eine kontinuierliche Spannung aus einer Wechselstromquelle angelegt wird; und

Fi g. 3A und 3B Diagramme zur Erläuterung der erzwungenen Kontaktöffnungs- und Schließvorgänge bei dem Schaltkreis nach Fig. 1, wenn die Spannung aus einer Gleichspannungsquelle nach einer Unterbrechung wieder anliegt.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird nun eine bevorzugte Ausführungsform erläutert.

Der Wechselstromschaltkreis ist imstande, verschiedene Funktionen unter den verschiedenen Bedingungen auszuführen, um die eingangs geschilderte Aufgabe zu lösen, und diese Funktionen werden nun im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

I. Kontaktöffnungs- und Schließvorgänge bei
Spannung aus einer stabilen Wechselstromqueüe

Eine Wechselstromquelle ACS legt über parallel geschaltete Relaiskontakte ryi und ry₂ eine Spannung Vacs an einen Lastkreis LD an. Eine Diode Do ist in Reihe mit dem Relaiskontkat ry, geschaltet, und die Primärwicklung eines Transformators TRS ist zu dem Relaiskontakt ry₂ parallel geschaltet.

1) Schließen der Relaiskontakte ry\ und ryi

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Solange die Relaiskontakte ryi und ry2 geöffnet sind, wird die Spannung V_Acs an die Primärwicklung des Transformators TRS über den Lastkreis LD angelegt, wodurch eine Spannung Vtrs an der Sekundärwicklung des Transformators TRS entsteht, die durch eine Rechtecksignal-Umformschaltung RECi in eine Rechteckspannung Vrec\ umgeformt wird. Die Spannung Vreci wird durch eine Differenzierschaltung DIFi in schmale Impulse PULi umgeformt, zur Detektion des geöffneten oder geschlossenen Zustandes der Relaiskontakte, und wird ferner durch eine Verzögerungsschaltung DLi in verzögerte Impulse Pi/Li ^umgeformt Ferner ist ein Stromtransformator CTRS an der Verbindung zwischen dem Lastkreis LD und den Relaiskontakten ryi, ryi angeordnet. Das Detektions-Ausgangssignal Vcnts dieses Stromtransformators CTRS ist im wesentlichen gleich Null, da der durch die Primärwicklung des Transformators TRS über den Lastkreis LD fließende Strom einen geringen Wert hat. Den Wert Null haben folglich auch das Ausgangssignal Vrec₂ einer weiteren Rechtecksignal-Umformschaltung REC₂, weitere Kontaktzustand-Detektionsimpulse PUL2 am Ausgang einer weiteren Differenzierschaltung DIF2 sowie die verzögerten Impulse PUL₂DL, die am Ausgang einer weiteren Verzögerungsschaltung DLi abgegeben werden.

Wenn an einen Eingangsanschluß TRMi ein Befehl angelegt wird, die Relaiskontakte ryi und ry₂ zu schließen, wenn also ein Befehlssignal Sonoff zum öffnen oder Schließen der Relaiskontakte ryi und ryi auf hohem Pegel liegt, so gelangt ferner ein Signal auf hohen Pegel, das über einen Störsignalbegrenzer NOSL an einen Eingangsanschluß einer NAND-Schaltung NANDi angelegt wird (wobei dieses Signal praktisch als identisch mit dem Signal Sonoff angesehen werden kann und im folgenden als ebendieses Signal gezeichnet wird). Am Ausgang NAND-Schaltung NANDi ändert sich das Ausgangssignal entsprechend dem an ihren anderen Eingangsanschluß angelegten Signal. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist das an einen Eingangsanschluß TRM₂ einer Rücksetzsignal-Erzeugerschaltung REST angelegte Signal eine Gleichspannung V^ Folglich wird an den anderen Eigangsanschluß der NAND-Schaltung NANDi ein hochpegeliges Signal Sresti angelegt, wodurch ein Ausgangssignal Snandi niedrigen Pegels erzeugt wird, wie im einzelnen noch später erläutert wird.

Eine AND-Schaltung ANDi empfängt an einem Eingangsanschluß ein invertiertes Signal Snandi nach Invertierung des Signals Snandi durch einen Inverter INVu während an den anderen Eingangsanschluß das Impulssignal PULidl angelegt ist; folglich erzeugt die Schaltung ANDi ein Ausgangssignal Sandu ansprechend auf das Impulssignal PULwl- Ferner empfängt eine AND-Schaltung AND₂ an einem ersten ihrer drei Eingänge die verzögerten Impulse PUL₂Du während ihr zweiter Eingang ein weiteres Ausgangssignal Sresti aus der Rücksetzsignal-Erzeugerschaltung REST empfängt und der dritte Eingang ein invertiertes Signal Sand3 erhält, welchletzteres durch Invertieren eines Signals Sand3 in einem Inverter INV₂ erhalten wird, wobei das Signal Sand3 das logische Produkt ist, das eine AND-Schaltung ANDi aus dem Signal SresT2 und einem weiteren Signal Srest3 der Rücksetzsignal-Erzeugerschaltung ÄSTerzeugt. Da das Signal PUL_2Di. auf niedrigem Pegel liegt, erzeugt die Schaltung AND₂ ein Ausgangssignal Sand₂ niedrigen Pegels, während eine AND-Schaltung ANDi_n welche die Signale Snand\ und Sandi empfängt, ein Ausgangssignal Sand* niedrigen Pegels abgibt

Das Signal Sand3 wird an eine AND-Schaltung ANDi angelegt die ferner das Impulssignal PUL₂DL empfängt; da dieses Signal PULidl auf niedrigem Pegel liegt erzeugt die Schaltung AND₅ ein Ausgangssignal Sands auf niedrigem Pegel. Wie später erläutert wird, liegt das Signal Sand3 auf niedrigem Pegel, weil eine Konstantspannung Vcc an den Anschluß TRM₂ angelegt wird. Daher empfängt eine NOR-Schaltung NORi die Signale Sand3 sowie Sand3, wobei letzteres in einem Inverter INVz erhalten wird, wodurch ein Ausgangssignal Snor ι mit niedrigem Pegel erzeugt wird. Ein Ausgangssignal einer AND-Schaltung AND₆, die an ihrem einen

Eingangsanschluß das Signal Snori aus der der Schaltung NOR\ empfängt, wird stets auf niedrigem Pegel gehalten, unabhängig von dem Eingangspegel, der an den anderen Eingang angelegt wird.

Ferner empfängt eine OR-Schaltung ORi die Signale Sands und Sandh zur Erzeugung eines Ausgangssignals Sor ι auf niedrigem Pegel.

Eine OR-Schaltung OR₂, welche die Signale Sand ι. Sand* sowie Sor ι empfängt, erzeugt ein Ausgangssignal SoR2, das im wesentlichen denselben Inhalt hat wie das Signal Sand i, da beide Signale Sand* und Sor ι auf niedrigem Pegel liegen, wie oben angegeben ist. Das Signal Soä2 wird an einen monostabilen Multivibrator MONMt angelegt, um in ein Signal Smonm ι mit einer Impulsdauer W| umgesetzt zu werden, wobei letzteres Signa! dann über einen Inverter !NV3 an eine AND-Schaltung ANDy angelegt wird und das in einem Inverter INV4 invertierte Signal Smonm 1 ebenfalls an diese Schaltung ANDy angelegt wird. Während die Schaltung ANDy das Signal Smonm 1 sowie das zurückinvertierte Signal SmonM\ empfängt, welchletzteres geringfügig verzögert ist gegenüber dem Signal Smonm 1, weil der Inverter INVa eine gewisse Eigenverzögerung aufweist, erzeugt diese Schaltung ANDy an ihrem Ausgangsanschluß ein Impulssignal Sand7 aus kurzen Impulsen mit der Verzögerung W gegenüber dem Signal So« 2-

Da eine OR-Schaltung OR3, die an einem Eingang das Signal Sand7 und an ihrem anderen Eingang des Signal Sor 2 über einen Puffer BUF empfängt, erzeugt sie ein Ausgangssignal So« 3, welches das Impulssignal So« 2 sowie ein weiteres Impulssignal aus kurzen Impulsen mit einer Verzögerung um Wt in bezug auf Sor2 enthält. Durch dieses Ausgangssignal wird ein monostabiler Multivibrator MONM₂ angesteuert, der an seinem Ausgang das Ausgangssignal Smonm2 abgibt, welches zwei Impulse enthält, wovon der eine die Impulsdauer W₂ aufweist, die geringer ist als die Impulsdauer W, wobei diese Impulse mit einem geringen Zeitabstand (Wt - W₂) auftreten. Eine NOR-Schaltung NOR₂, welche das Signal Smonm₂ empfängt, empfängt ferner das Signal Smonm ι und erzeugt ein Signal Snor 2 mit hohem Pegel, welches an eine AND-Schaltung ANDe nur dann angelegt wird, wenn beide Eingangssignale auf niedrigem Pegel liegen. Dadurch wird jedoch, wie oben erläutert wurde, die Funktion des Schaltkreises nicht beeinträchtigt.

Eine AND-Schaltung ANDs empfängt die Signale SnaNDi, Smonm ι und Smonm2 und gibt ein Ausgangssignal Sands ab, dessen Impulsbreite den Wert W₂ aufweist. Eine AND-Schaltung ANDg empfängt die Signale Snandu Smonm 1 und Smonm2 und erzeugt ein Ausgangssignal Sandi mit der Impulsbreite W2. Eine AND-Schaltung ANDio empfängt die Signale Snandu Smonm 1 sowie S_Monm2 und erzeugt ein Ausgangssignal Sand 10 mit der Impulsbreite W₂. Eine AND-Schaltung ANDti empfängt die Signale Snandu Smonm 1 sowie Smonm₂ und erzeugt ein Ausgangssignal Sandu, dessen Impulsbreite ebenfalls den Wert W₂ hat. Zwischen den Impulsen der Signale Sands und Sandio ebenso wie zwischen den Impulsen der Signale Sand9 und Sandu tritt ein Zeitintervall Wj — W₂) auf, während ein Zeitintervall, das im wesentlichen gleich der Dauer des hochpegeligen Zustandes des Signales Sonoff ist, zwischen den Impulsen des Signals Sands und den Impulsen der Signale Sandi und Sand sowie zwischen den Impulsen der Signale Sandio, Sands und Sandu auftrat.

Die Signale Sands und Sand? werden an ein Flip-Flop FFi angelegt, um ein selbsterhaltendes Relais R_y\ anzusteuern, welches den Relaiskontakt ry\ enthält, während die Signale Sand 10 und Sandu an ein Flip-Flop FF2 angelegt werden, um ein selbsthaltendes Relais R_y2 anzusteuern, das den Relaiskontakt ry₂ enthält. Das FMp-Flop FFi wird ansprechend auf das Signal Sands aktiviert, um einen Strom durch das Relais R_y\ in Fig. 1 nach rechts fließen zu lassen, damit der Relaiskontakt ryi geschlossen wird, während das Flip-Flop FF2 auf das Signal Sandio anspricht, damit ein Strom in dem Relais Ry₂ ebenfalls nach rechts in F i g. 1 fließt, um den Relaiskontakt ry₂ zu schließen.

Da die Impulse des Impulssignals PUL\ erzeugt werden, wenn die gegenüber der Spannung Vacs verzögerte Spannung Vtrs von der negativen zur positiven HaIbwelle übergeht, liegen die Impulse des Signals PUL\dl in der positiven Halbwelle des Signals V_TRS, und die Anstiegsflanken des Signals Smonm ι liegen in der positiven Halbwelle des Signals V_Trs, während die Abfallflanken um die Impulsbreite W₁ verzögert in der negativen Halbwelle auftreten. Während also das Signal Smonm ι seine Anstiegsflanken in der positiven Halbwelle des Signals Vacs und seine Abfallflanken in dessen negativen Halbwellen hat, weist das Signal Smonm 2 Anstiegsflanken sowohl in der positiven als auch in der negativen Halbwelle des Signals Vacs auf. Die Signale Sands und Sandio haben ihre Anstiegsflanken in jeder positiven bzw. negativen Halbwelle des Signals Vacs- Zum Schließen benötigt der Relaiskontakt ry\ eine Zeitspanne W3 (s W₂); durch Verlegen des Endpunktes der Zeitspanne W3, die von den Anstiegszeitpunkten des Signales Sands beginnt, in die negative Halbwelle des Signals Vacs, kann jedoch der Relaiskontakt ΟΊ während der negativen Halbwelle des Signales Vacs geschlossen werden, so daß die Entstehung eines Lichtbogens verhindert wird. In gleicher Weise ist für den Relaiskontakt ry₂ eine Schließzeit W4 (S W₂) erforderlich; durch Verlegen der ab der Anstiegsflanken des Signals Sand 10 laufenden Zeitspanne Ws, in die positive Halbwelle des Signals Vacs kann jedoch der Kontakt ryi während der positiven Halbwelle des Signals Vacs ohne jegliche Lichtbogenerzeugung geschlossen werden. Wie aus einem Vergleich der verschiedenen, mit Ssw 1 und Ssw2 bezeichneten Kontaktzustände mit der Spannung Vacs hervorgeht, wird der Last LD über die Relaiskontakte ry< und ry₂ ein Strom Cld zugeführt, der einen Verzögerungswinkel Θ in bezug auf die Spannung Vacs aufweist und teilweise über die Diode Do fließt, und zwar während der Zeitspannen, die in dem Diagramm der F i g. 2B schraffiert sind, wodurch jegliche Lichtbogenerzeugung beim Schließen des Relaiskontaktes ry₂ verhindert wird. Es ist offensichtlich, daß der Kontakt ry₂ während der positiven Halbwelle der Spannung V_Acs geschlossen ist, da diese Spannung sowie der Strom Cld zusammenfallende Nulldurchgänge Ao aufweisen.

2) Öffnen der geschlossenen Relaiskontakte
ry\ und ry₂

Solange die Relaiskontakte ryi und ry₂ geschlossen sind, fließt der Strom Cld zu dem Lastkreis LD aus der Wechselstromquelle ACS; die verschiedenen Spannungen Vtrs, Vrec\ sowie die Impulssignale PULu PULwl liegen alle auf niedrigem Pegel, so daß die verschiedenen Signalformen bzw. Impulssignale Vctrs, V_REc₂ sowie PUL₂ und PUL₂DL erscheinen. Das Signal Sand 1 liegt auf niedrigem Pegel, weil das Signal PULwl auf niedrigem Pegel liegt. Das Signal Sand₂, welches das

logische Produkt der Signale PUL2DL, Srest2 und Sand3 ist, liegt nur dann auf hohem Pegel, wenn das Signal PULiDL auf hohem Pegel liegt, da beide Signale Srestz und Sandz auf hohem Pegel liegen, wie aus der vorstehenden Beschreibung klar hervorgeht.

Wenn das Signal Sonoff auf niedrigen Pegel geht, gelangt das Signal Snand \ auf hohen Pegel. Das Signal Sand* ist das logische Produkt der Signale Snandi und Sand2 und hat folglich im wesentlichen denselben Inhalt wie das Signal Sand2- Das Signal Sori liegt auf niedrigem Pegel, wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, während das Signal So« 2 im wesentlichen denselben Inhalt wie die Signale Sand* und S_And2 aufweist.

In im wesentlichen gleicher Weise werden die Signale Sands bis Sandw an die Flip-Flops FFi und FF2 angelegt, die dann in den entgegengesetzten Zustand wie bei dem zuvor beschriebenen Vorgang gesteuert werden, damit Ströme durch die Relais R_y\ und R_y2 in einander entgegengesetzten Richtungen fließen, wodurch der Relaiskontakt ry2 während der positiven Halbwelle des Stromes Cld öffnet und der Relaiskontakt ry\ in der negativen Halbwelle öffnet, so daß jegliche Lichtbogenerzeugung verhindert wird.

II. Anfgangsphase des Zurücksetzens

bei Wiedereinschaltung einer Gleichstromquelle

nach langer Unterbrechung

Wenn die an den Eingangsanschluß TRM2 angelegte Gleichspannung Vc_1x (die aus der Spannung Vacs durch Gleichrichtung erhalten werden kann, aber auch aus einer unabhängigen Spannungsquelle stammen kann) während einer relativ langen Zeit unterbrochen ist (die Unterbrechung dauerte während der Ansprechzeit der Rücksetzsignal-Erzeugerschaltung REST) und danach wieder eingeschaltet wird, so werden die Relaiskontakte ry\ und ry₂ zwangsweise geöffnet. (Diese Funktion tritt jedoch bei einer nur kurzzeitigen Unterbrechung dieser Spannung nicht auf.)

1) Wenn die Unterbrechung während

des geschlossenen Zustandes der Relaiskontakte ry\ und ry2 auftritt

Sobald die wiederhergestellte Spannung Vcc eine Zenerspannung V_Zd 1 einer Zenerdiode ZA erreicht hat, wird ein Transistor TOi durchgeschaltet, wodurch ein Transistor TR2 gesperrt wird, so daß seine Kollektorspannung Vto 2 auf hohen Pegel geht (Vtr2 dient als Signal Sresti)- Wenn der Transistor TR₂ sperrt, wird ein Transistor TRi leitend, und seine Kollektorspannung Vtrz bildet einen Impuls, der vom Beginn der Wiedereinschaltung der Spannung Vcc bis zu diesem Zeitpunkt andauert. Wenn der Transistor TR3 leitend wird, werden Transistoren TR₄ bis TR₆ gesperrt, wobei ansprechend auf die Zustände der Transistoren TRa und TR5 ein Kondensator CONi über eine Diode D\ aufgeladen wird, so daß seine Ladespannung Vcon\ allmählich ansteigt, ebenso wie die Kollektorspannung Was des Transistors Trs, wobei diese Kollektorspannung VVa 5 das Signal Srest\ bildet Sobald der Transistor TRß gesperrt wird, beginnt die Aufladung eines Kondensators CON2. Wenn die Kondensatorspannung Vcon2 eine Zenerspannung Vzo2 einer Zenerdiode ZD2 erreicht hat, wird ein Transistor TRy leitend, woraufhin seine Kollektorspannung Ft« 7 auf niedrigen Pegel geht Folglich nimmt der Pegel des Signals Srest3 vom Beginn der Wiederherstellung der Spannung Vcc bis zur Sperrung des Transistors TRj allmählich zu. Da das Signal Sandj das logische Produkt der Signale Vrest2 und Vrest3 ist, haben seine Impulse Anstiegsflanken, die den Anstiegsflanken der Spannung Vtr 2 entsprechen, und Abfallflanken, die denen der Spannung Vtr 7 entsprechen, so daß die Impulsbreite den Wert Ws hat. In einem Zustand, bei dem das Signal Sonoff auf hohem Pegel gehalten wird, werden die hochpegeligen Signale Sonoff UND Säest, an die Schaltung NAND] angelegt, so daß das Signal Snand\ auf hohem Pegel gehalten wird, bis das Signal Srestu d. h. die Spannung Vconu einen vorbestimmten Pegel »Th«erreicht hat.

Während das Signal Sand3 an die Schaltung AND2 angelegt wird, die ferner das Signal Srest2 empfängt, gelangt dieses Signal Sand3 aümähiich auf hohen Pegel, nachdem die Spannung Vcc wieder auf einen vorbestimmten Pegel gebracht wurde, und gelangt auf niedrigen Pegel, während das Signal S_And3 auf hohem Pegel liegt Da die Impulse des Signals PULzdl, die an die Schaltung AND2 angelegt werden, so eingestellt sind, daß sie während der niedrigen Pegel des Signals Sand 3 auftreten, liegt das Signal Sand2 stets auf niedrigem Pegel.

Da das Signal Snandi gemeinsam mit dem Signal Sand2 an die Schaltung AND4 angelegt wird, liegt das Signal Sand* stets auf niedrigem Pegel. Ferner wird das Signal Snand 1 auf niedrigem Pegel gehalten, bis die Spannung Vcon\ einen vorbestimmten Pegel angenommen hat und das Signal Snand 1 auf niedrigen Pegel geht, wobei während dieser Zeitspanne das Signal Sand\ auf niedrigem Pegel liegt (die Zeitspanne, bis die Spannung Vcon\ den vorbestimmten Pegel Th« ausgehend von seiner Initiierung erreicht hat, wird als Zeitspanne bzw. Breite We bezeichnet).

Da das Impulssignal PULaDL während der hohen Pegel des Signales Sand3 vorhanden ist, sind entsprechende Impulse in dem Ausgangssignal Sands der Schaltung ANDi vorhanden. Andererseits enthält das Signal Snor\ Zeitspannen, in denen beide Eingangssignale der Schaltung NOR\ auf niedrigen Pegel gehen, während das Signal Sand 3 abfällt, das der Inverter INVi eine Eigenverzögerung aufweist. Die Eingangssignale der Schaltung ANDe sind die Signale Snor 2 sowie Snor ι ; da jedoch der Pegel des Signals Snor2 ungewiß ist, wird im folgenden angenommen, daß das Signal Snor 1 das Signal Sand 5 enthält
Das Signal S0R2 ist die logische Summe der Signale Sandu Sand* und Sori, worin wenigstens das Signal Sor 1 auf hohem Pegel liegt, während andere Signale auf niedrigem Pegel liegen, wobei das Signal So«2 Impulse aufweist, die denen des Signals Sor 1 entsprechen.

In gleicher Weise wie oben erläutert werden die Signale Smonmu Smonm2, Sand)] und Sandv erzeugt, um die Relaiskontakte /72 und ry\ in dieser Reihenfolge zu öffnen, wodurch jegliche Lichtbogenerzeugung verhindert wird. Nachdem die Spannung Vcc einen vorbestimmten Pegel wiedererlangt hat, nimmt das Signal Snor 2 nach und nach hohen Pegel an und weist anschließend nur in der Zeitspanne niedrigen Pegel auf, wo die Signale Smonm\ und S_Monm2 hohen Pegel aufweisen (W\ + W₂ = W₇). Nach dem Öffnen der Relaiskontakte tritt in dem Signal Sand 6 kein Impuls auf, der dem Singal Snor 1 entspricht Dieses Signal Snor 1 ist in diesem Falle ohne Bedeutung, da die Relaiskontakte ry\ und ry₂ bereits geöffnet sind.

2) Wenn die Unterbrechung auftritt, während die
Relaiskontakte ry\ und ry₂ geöffnet sind

In diesem Falle ist das Impulssignal PUL₂DL nicht vorhanden, jedoch das Impulssignal PUL\dl tritt auf, wie aus der vorstehenden Erläuterung hervorgeht. Wenn das Signal Sonoff auf niedrigem Pegel liegt, weist das Signal Snand\ hohen Pegel auf, während beide Signale S_And\ und Sand* auf niedrigem Pegel liegen. Während das Signal Sand 3 Rechteckimpulse der Breite Ws aufweist, liegt das Signal PUL₂DL auf niedrigem Pegel, während das Signal Sands auf niedrigem Pegel liegt. In dem Signal Snor 1 tritt jedoch ein kurzer Impuls auf, wie oben erläutert wurde, und da beide Signale Smonm\ und S¹MONM 2 zu diesem Zeitpunkt auf niedrigem Pegel liegen, liegt das Signal Snor 1 auf hohem Pegel. Infolgedessen treten in den Signalen Sand6 und So«i und folglich in dem Signal Sor₂ Impulse auf. In gleicher Weise wie oben erläutert werden die Flip-Flops FF\ und FF₂ aktiviert, um die selbsthaltenden Relais R_y] und R_y2 anzusteuern. Da die Relaiskontakte ry\ und ry₂ bereits geöffnet sind, ist diese Funktion nur als Sicherheitsmaßnahme gegen ein eventuelles manuelles Schließen der Relaiskontakte ryi und ry₂ während einer Unterbrechung der Spannung Kies vorgesehen.

Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, können die Relaiskontakte ry\ und ry₂ zwangsweise geöffnet werden, wenn die Spannung Vcc nach ihrer Unterbrechung wieder angelegt wird.

Während die vorstehende Erläuterung für ein Signal S0N011 erfolgte, das vor und nach der Unterbrechung der Spannung Vcc in demselben Zustand verbleibt, ist leicht ersichtlich, daß die in der Anfangsphase erfolgende Rücksetzung in gleicher Weise wie oben erläutert erfolgen kann, wenn das Signal Sonoff Änderungen erfährt, nachdem die Spannung Vcc unterbrochen wurde, und die Relaiskontakte ry\ und ry₂ werden unabhängig von dem hohen Pegel des Signals Sonoff geöffnet bzw. unabhängig vom niedrigen Pegel des Signals Sonoff geschlossen. Eine besondere Erläuterung dieses Falles ware eine Wiederholung und kann daher entfallen.

Während bei den obigen Erörterungen vorausgesetzt wurde, daß die Spannung Vacs vorhanden ist, können dieselben Funktionen selbst dann erfüllt werden, wenn die Spannung Vacs aufgrund einer Unterbrechung für Wartungszwecke oder dergleichen nicht vorhanden ist. In diesem Falle sind die Signale PUL\dl und PUL₂DL nicht vorhanden, jedoch wird in dem Signal Sand3 ein Rechteckimpuls mit der Dauer W$ erzeugt, wodurch ein kurzer Impuls in den Signalen Sand6 und Sor₂ auftritt; diese kurzen Impulse verursachen dieselbe Funktion wie oben erläutert, um die Flip-Flops FFi und FF2 zu aktivieren, wodurch die Relaiskontakte ry\ und ry₂ geöffnet werden. Die Öffnung erfolgt in diesem Falle unabhängig von der zeitlichen Reihenfolge des Öffnens ohne Lichtbogenerzeugung, da die Spannung Vacs fehlt. Dies gilt auch für die im folgenden beschriebenen Anfangsphasen.

III. Einstellungin der Anfangsphase

bei Wiedereinschaltung einer Gleichstromquelle

nach einer Unterbrechung

Wenn die Spannung Vcc nach einer Unterbrechung wieder angelegt wird, werden die Relaiskontakte ry\ und ry₂ zwangsweise geschlossen. Es ist ersichtlich, daß zu diesem Zweck eine Funktionsweise auftritt, die entgegengesetzt zu dem anfänglichen Rücksetzvorgang ist,

d. h. es müssen die hochpegeligen Signale aus den Schaltungen ANDg und ANDw zugeführt werden, und nicht aus den Schaltungen ANDg und AND^; ferner muß das Signal Snand\ niedrigen Pegel und das Signal Snandi hohen Pegel annehmen. Da die Relaiskontakte ry\ und ry₂ aus dem geöffneten in den geschlossenen Zustand übergehen sollen, ist es offensichtlich, daß hinter den Ausgang der Schaltung NAND\ lediglich ein Inverter /NVeingefügt werden muß.

IV. Aufrechterhalten des IContaktzustandes

beim Wiederanlegen einer Gleichspannungsquelle

nach einer Unterbrechung

Beim erneuten Anlegen der Spannung Vcc nach einer Unterbrechung müssen die Relaiskontakte ry\ und ry₂ in ihrem früheren Zustand gehalten werden, d. h. im geöffneten oder geschlossenen Zustand, in dem sie vor der Unterbrechung waren. Zu diesem Zweck dürfen sich die verschiedenen Ausgangssignale der Schaltungen AND₈ bis ANDw nicht ändern, und das Signal Sandi muß einen Hochpegelimpuls aufweisen, wie aus der obigen Erörterung hervorgeht. Folglich muß das Signal Sresti auf niedrigem Pegel liegen, und um dies zu erreichen, muß lediglich ein Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode ZDi und dem Kondensator CON₂ aufgetrennt werden und die Zenerdiode ZD₂ durch einen Umschalter parallel zu dem Kollektorwiderstand des Transistors TRj gelegt werden.

Aus den obigen Erläuterungen geht hervor, daß die verschiedenen Schaltungen AND₂, ANDs, ANDe, INV₂, INV₃, NORi, NOR₂ und OR\ entfallen können, wenn die Rücksetz- und Setz-Operationen der Anfangsphase sowie das Aufrechterhalten des Kontaktzustandes nicht erforderlich sind, so daß das Ausgangssignal S_andz der Schaltung AND₃ direkt an die Schaltung OR₂ angelegt werden kann, während das Impulssignal PUL₂DL direkt an die Schaltung AND4 angelegt werden kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wechselstromschaltkreis mit einem ersten Schaltkontaktpaar, das über eine Diode in Reihe mit einer Wechselstromquelle und einer Last geschaltet ist, einem zweiten Schaltkontaktpaar, das parallel zu der Reihenschaltung aus der Diode und dem ersten Schaltkontaktpaar geschaltet ist, einem ersten selbsthaltenden Relais zur Betätigung des ersten Schaltkontaktpaares während der einen Halbwelle einer Periode des Wechselstroms und einem zweiten selbsthaltenden Relais zur Betätigung des zweiten Schaltkontaktpaares während der anderen Halbwelle einer Feriode des Wechselstroms sowohl beim öffnen als auch beim Schließen der Schaltkontaktpaare im lastfreien Zustand, gekennzeichnet durch :

a) eine erste Detektionsschaltung (REQ) die je einen Impuls (PUL]) ansprechend auf jeden Zyklus der Wechselstromquelle erzeugt, wenn beide Schaltkontaktpaare (ry\, ry₂) geöffnet sind;

b) eine zweite Detektionsschaltung (REC₂), die je einen Impuls (PUL2) ansprechend auf jeden Zyklus der Wechselstromquelle erzeugt, wenn beide Schaltkontaktpaare (ry\, ry₂) geschlossen sind;

c) eine Signalquelle, die den Befehlen zum öffnen und Schließen der Schaltkontaktpaare (ry\, ry₂) entsprechende Befehlssignale (Sonoff) erzeugt;

d) eine erste logische Schaltung (AND\), die ein Ausgangssignal der ersten Detektionsschaltung (REQ) durchläßt, wenn ein Befehlssignal zum Schließen des ersten und des zweiten Schaltkontaktpaares (ry\, ry₂) aus der Signalquelle geliefert wird;

e) eine zweite logische Schaltung (AND₄), die ein Ausgangssignal der zweiteu Detektionsschaltung (REC₂) durchläßt, wenn ein Befehlssignal zum Öffnen des ersten und des zweiten Schaltkontaktpaares (ry\, ry₂) aus der Signalquelle geliefert wird;

f) einen ersten monostabilen Multivibrator (MONMt) der ansprechend auf Ausgangssignale der ersten oder der zweiten logischen Schaltung (ANDu AND₂) ein Ausgangssignal (Smonmx) einer vorbestimmten Dauer (Wt) erzeugt, dessen eine Flanke in der positiven und dessen andere Flanke in der negativen Halbwel-Ie liegt;

g) einen zweiten monostabilen Multivibrator (MONM₂), der jeweils ansprechend auf die Ausgangssignale der ersten (ANDi) oder der zweiten (AND₄) logischen Schaltung und des ersten monostabilen Multivibrators (MONMt) zwei Ausgangssignale (Smonmi) erzeugt, deren Dauer (W₂) jeweils kürzer ist als die vorbestimmte Dauer (W,) des Ausgangssignals (Smonmi) des ersten Multivibrators (MONMt);

h) eine dritte (ANDg) und eine vierte logische Schaltung (AND\o), welche jeweils mit den Ausgangssignalen des ersten und des zweiten Multivibrators (MONMi, MONM₂) so beaufschlagt wird, daß das erste Ausgangssigna! (W₂) des zweiten monostabilen Multivibrators (MONM₂) an einen ersten Ansteuereingang eines ersten Flip-Flops (FFt) und das zweite Ausgangssignal (W₂) des zweiten Multivibrators (MONM₂) an einen ersten Ansteuereingang eines zweiten Flip-Flops (FF₂) anliegt, wenn das Befehlssignal zum Schließen der ersten und der zweiten Schaltkontaktpaare aus der Signalquelle geliefert wird, wobei das erste Flip-Flop (FFi) das erste und das zweite Flip-Flop (FF₂) das zweite Relais (Ry\, Ry₂) ansteuert; und
i) eine fünfte sowie eine sechste logische Schaltung (ANDg, ANDw) welche jeweils mit den Ausgangssignalen des ersten und des zweiten Multivibrators (MONM₁, MONM₂) so beaufschlagt wird, daß das erste Ausgangssignal (W₂) des zweiten Multivibrators (MONM₂) an einen zweiten Ansteuereingang des ersten Flip-Flops (FFi) und das zweite Ausgangssignal des zweiten Multivibrators (MONM₂) an einen zweiten Ansteuereingang des ersten bzw. des zweiten Flip-Flops (FFi, FF₂) anliegt, wenn das Befehlssignal zum Öffnen des ersten und des zweiten Schaltkontaktpaares (ry\, ry₂) aus der Signalquelle geliefert wird.

2. Wechselstromschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bis sechste logische Schaltung (AND₁, AND₄, AND_a, ANDt₀, ANDg, ANDti) jeweils eine AND-Schaltung umfassen, daß die AND-Schaltung der ersten logischen Schaltung (ANDt) an einem Eingang mit der ersten Detektionsschaltung (RECt) und an ihrem anderen Eingang mit der die Befehlssignale abgebenden Signalquelle verbunden ist, daß die AND-Schaltung der zweiten logischen Schaltung (ANDa) an einem Eingang mit der zweiten Detektionsschaltung (REC₂) und an ihrem anderen Eingang mit der Signalquelle verbunden ist, daß die AND-Schaltung der dritten logischen Schaltung (ANDa) an ihrem ersten Eingang mit dem Ausgangsanschluß des ersten Multivibrators (MONMi) und an ihrem zweiten Eingang mit dem Ausgangsanschluß des zweiten Multivibrators (MONM₂) sowie an ihrem dritten Eingang mit der Signalquelle verbunden ist, daß die AND-Schaltung der vierten logischen Schaltung (ANDio) an ihrem ersten Eingang mit dem Ausgangsanschluß des ersten Multivibrators (MONMt) über einen Inverter (INV3) verbunden ist, an ihrem zweiten Eingang direkt mit dem Ausgangsanschluß des zweiten Multivibrators (MONM₂) sowie an ihrem dritten Eingang über einen Inverter (INVt) mit der Signalquelle verbunden ist, daß die AND-Schaltung der fünften logischen Schaltung (ANDg) an einem ersten Eingang mit dem Ausgang des ersten Multivibrators (MONMt) über einen Inverter (INVi) verbunden ist, an ihrem zweiten Eingang direkt mit dem Ausgangsanschluß des zweiten Multivibrators (MONM₂) und an ihrem dritten Eingang mit der Signalquelle verbunden ist, und daß die AND-Schaltung der sechsten logischen Schaltung (ANDii) an ihrem ersten Eingang mit dem Ausgang des ersten Multivibrators (MONMt), an ihrem zweiten Eingang mit dem Ausgang des zweiten Multivibrators (MONMz) und an ihrem dritten Eingang mit der Signalquelle verbunden ist, wobei die Signalquelle ein Signal mit hohem Pegel erzeugt, wenn ein Befehl zum Öffnen der Schaltkontaktpaare gegeben wird, und ein Signal mit niedrigem Pegei erzeugt, wenn ein Befehl zum Schließen der Schaltkontaktpaare gegeben wird.

3. Wechselstromschaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektionsschaltung (REST) vorgesehen ist zur Detektion der Wiederherstellung einer zuvor unterbrochenen Gleichstromquelle (Vcc) und Erzeugung von Signalen (Srestu Srest2, Srest3), durch deren Anlegen an einem Eingang des ersten monostabilen Multivibrators (MONMi) wenigstens einer der folgenden Vorgänge ausgeführt wird: zwangsweises Öffnen des ersten und des zweiten Schaltkontaktpaares (ry_u ry₂), zwangswaises Schließen des ersten und des zweiten Schaltkontaktpaares (ry_u ry₂) und Aufrechterhalten ihrer vorhergehenden Zustände; daß das erste (Srest\) dieser Signale auf einen vorbestimmten Pegel ansteigt, den die wiederhergestellte Spannung der Quelle nach der Unterbrechung erreicht, das zweite (Srhst2) dieser Signale einen hohen Pegel annimmt, wenn der vorbestimmte Pegel erreicht ist, und das dritte (Sresti) dieser Signale ansteigt, wenn die Wiederherstellung der zuvor unterbrochenen Gleichstromquelle (Vcc) beginnt, und einen niedrigen Pegel annimmt, bevor das erste Signal (Sresti) einen anderen vorbestimmten Pegel erreicht; und daß weiterhin vorgesehen sind: eine NAND-Schaltung (NA /VOi), welche die Befehlssignale aus der Signalquelle und das erste Signal aus der Wiederherstellungs-Detektorschaltung (REST) empfängt, wobei diese NAND-Schaltung (NANDi) an ihrem Ausgang direkt mit dem anderen Eingang der zweiten AND-Schaltung (AND₂) verbunden ist und der dritte Eingang der fünften sowie der sechsten AND-Schaltung (ANDg, AND_U) über einen Inverter WVi) mit dem weiteren Eingang der ersten AND-Schaltung (AND]) und dem dritten Eingang der dritten sowie der vierten AND-Schaltung (AND₈, AND]o) verbunden ist; durch eine siebte AND-Schaltung (AND3), welche das zweite und das dritte Signal aus der Wiederherstellungs-Detektorschaltung (REST) empfängt; eine achte AND-Schaltung (ANDi), die mit dem Ausgang der siebten AND-Schaltung (AND3) und dem Ausgang der zweiten Detektionsschaltung (REC₂) verbunden ist; durch eine erste NOR-Schaltung (NORi), die an einem Eingang direkt und an ihrem anderen Eingang über einen Inverter (INVi) mit dem Ausgang der siebten AND-Schaltung (ANDi) verbunden ist; eine neunte AND-Schaltung (ANDf₁), die an einem Eingang mit dem Ausgang der ersten NOR-Schaltung (NORi) verbunden ist; eine zweite NOR-Schaltung (NOR₂), die an einem Eingang mit dem Ausgang des ersten monostabilen Multivibrators (MONM;) und mit dem Ausgang des zweiten monostabilen Multivibrators (MONM₂) verbunden ist und an ihrem Ausgang mit dem anderen Eingang der neunten AND-Schaltung (ANDt) verbunden ist; eine erste OR-Schaltung (OR\), die an einem Eingang mit den Ausgängen der achten und der neunten AND-Schaltung (ANDi, ANDe) verbunden ist; eine zweite OR-Schaltung (OR₂), die an ihren Eingängen mit dem Ausgang der ersten und mit dem Ausgang der zweiten AND-Schaltung (ANDi, AND4) sowie mit dem Ausgang der ersten OR-Schaltung (ORi) und an ihrem Ausgang mit dem Eingang des ersten Multivibrators (MONMi) verbunden ist; und eine zehnte AND-Schaltung (AND₂), die ein Ausgangssignal der zweiten Detektorschaltung (REC₂) und das zweite Signal aus der Wiederherstellungs-Detektorschaltung (REST) direkt sowie ein Ausgangssignal der siebten AND-Schaltung (ANDz) über einen Inverter (JNV₂) empfängt und ein Ausgangssignal an den ersten Eingang der zweiten AND-Schaltung (AND₂) abgibt