DE3338764A1 - Circuit arrangement for switching electrical loads on and off and monitoring them - Google Patents
Circuit arrangement for switching electrical loads on and off and monitoring themInfo
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Abstract
Description
Schaltungsanordnung zum Ein- und Ausschalten undCircuit arrangement for switching on and off and
Überwachen elektrischer Verbraucher Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zum Ein- und Ausschalten sowie zum Überwachen von elektrischen Verbrauchern nach der Gattung des Hauptanspruchs.Monitoring electrical loads. State of the art. The invention is based on a circuit arrangement for switching on and off and for monitoring of electrical consumers according to the preamble of the main claim.
Es ist bereits bekannt, elektrische Verbraucher über einen leistungsstarken Feldeffekttransistor zu schalten, der gleichzeitig als Strommeßorgan für den im Verbraucherstromkreis fließenden Strom verwendet wird (DE-OS 31 35 805). Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird jedoch der Feldeffekttransistor intermittierend geschaltet, wobei die Einschaltphase bei zunehmender Stromstärke im Verbraucherstromkreis durch die Steuerschaltung verringert wird. Bei einem Kurzschluß ist die Einschaltphase so kurz gewählt, daß eine Beschädigung des Feldeffekttransistors vermieden wird.It is already known that electrical consumers have a powerful To switch field effect transistor, which also acts as a current measuring element for the im Consumer circuit flowing current is used (DE-OS 31 35 805). At this known circuit arrangement, however, the field effect transistor is intermittent switched, the switch-on phase with increasing current in the consumer circuit is reduced by the control circuit. The switch-on phase is in the event of a short circuit chosen so short that damage to the field effect transistor is avoided.
Die bekannte Schaltung arbeitet daher als Regelkreis, durch den die mittlere Stromstärke auf einen vorgegebenen Wert gehalten wird. Die Schaltungsanordnung ist damit nicht in der Lage, den Zustand des Verbrauchers bzw. einen Defekt im Verbraucherstromkreis anzuzeigen.The known circuit therefore works as a control loop, by the mean current strength is kept at a predetermined value. The circuit arrangement is therefore not able to determine the state of the consumer or a defect in the consumer circuit to display.
Bei einer anderen bekannten Schaltungsanordnung wird der Spannungsabfall an einer Transistor-Schaltstufe im Verbraucherstromkreis abgefühlt (DE-OS 28 36 592). Bei Kurzschluß oder im Überlastzustand überschreitet der am Schalttransistor gemessene Spannungsabfall einen durch einen Vergleicher vorgegebenen Wert und der Schalttransistor wird dadurch zumindest vorübergehend ausgeschaltet.In another known circuit arrangement, the voltage drop is sensed on a transistor switching stage in the consumer circuit (DE-OS 28 36 592). In the event of a short circuit or an overload condition, the value on the switching transistor is exceeded measured voltage drop a value specified by a comparator and the Switching transistor is thereby switched off at least temporarily.
Da beim Einschalten von Glühlampen, kapazitiven Lasten, Motoren, Relais, Ventilen und dgl. zunächst ein Einschaltstromstoß auftritt, der nach dem Einschaltvorgang (Einschwingen) auf dem normalen Betriebsstrom zurückgeht, ist zwischen Vergleicherstufe und Schalttransistor eine rücksetzbare Zeitstufe eingefügt, so daß eine Abschaltung des Schalttransistors nur dann erfolgt, wenn der Überlastzustand über eine durch die Zeigt stufe vorgegebene Zeit hinaus anhält. Bei dieser Schaltungsanordnung ist es jedoch nicht möglich, den Ausfall eines Verbrauchers, z.B. den Ausfall einer Glühlampe an einem Kraftfahrzeug zu ermitteln und anzuzeigen.Since when switching on incandescent lamps, capacitive loads, motors, relays, Valves and the like. Initially an inrush current occurs, which occurs after the switch-on process (Settling) goes back to the normal operating current, is between the comparator stage and switching transistor inserted a resettable timer, so that a shutdown of the switching transistor only takes place when the overload condition is through the display level lasts beyond the specified time. In this circuit arrangement is However, it is not possible to detect the failure of a consumer, e.g. the failure of a To determine and display light bulb on a motor vehicle.
Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, den Zustand von Verbrauchern während des Einschaltvorganges durch einen Feldeffekttransistor als Schalt- und Strommeßorgan zu überwachen und sowohl eine Unterbrechung als auch eine Überlastung des Verbraucherstromkreises auf zuverlässige und kostengünstige Weise anzuzeigen.The present solution aims to monitor the state of consumers during the switch-on process by a field effect transistor as a switching and Current measuring organ to monitor and both an interruption and an overload of the consumer circuit in a reliable and inexpensive manner.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß eine vorhandene Steuerschaltung für den einen Verbraucherstromkreis schaltenden Feldeffekttransistor ohne wesentlichen zusätzlichen Aufwand mit einer Überwachungsschaltung zu ergänzen ist, die sowohl eine Unterbrechung als auch eine Überlastung im Verbraucherstromkreis zuverlässig ermittelt und anzeigt. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß sich eine solche Schaltungsanordnung zum Teil als integrierte Schaltung aufbauen läßt, die vorzugsweise im Kraftfahrzeug als Schaltbaustein für eine Vielzahl von Verbrauchern, wie Glühlampen, Elektromagneten oder Motoren zu verwenden ist. Dabei können die beiden Abfühlzeiten sowie die Schalt schwelle des Schwellwertschalters je nach dem normalen Stromverlauf beim Einschaltvorgang des angeschlossenen intakten Verbrauchers eingestellt werden.The circuit arrangement according to the invention with the characterizing features the main claim has the advantage that an existing control circuit for the a load circuit switching field effect transistor without essential additional effort is to be supplemented with a monitoring circuit that both an interruption as well as an overload in the consumer circuit are reliable determined and displays. Another advantage is that there is such a Circuit arrangement can be built in part as an integrated circuit, which is preferably in the motor vehicle as a switching module for a large number of consumers, such as incandescent lamps, Electromagnets or motors are to be used. The two sensing times and the switching threshold of the threshold switch depending on the normal current curve can be set when the connected intact consumer is switched on.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. Besonders vorteilhaft ist, wenn zumindest ein Teil der Überwachungsschaltung und der Steuerschaltung mit dem Feldeffekttransistor eine Empfängerstufe bildet, die über einen Steuerbus mit einem Zentralsender einer Multiplexsteuerung verbunden ist. Durch eine solche Ausführung können beispielsweise zahlreiche Verbraucher in einem Kraftfahrzeug über eine Ringleitung versorgt und gesteuert werden, wobei sowohl die Rückmeldesignale als auch die Steuersignale an den Zentralsender übermittelt werden. Zum Ein- und Ausschalten sowie zum Steuern der verschiedenen Verbraucher lassen sich sowohl Sensoren als auch mechanisch betätigte Schalter verwenden. Besonders vorteilhaft für eine solche Multiplexsteuerung ist es, wenn der Zentralsender sowie die einzelnen Empfänger stufen jeweils programmierbare Rechner enthalten. Dadurch ist es möglich alle Empfänger stufen in gleicher Weise auf zubauen und durch ein entsprechendes Programm für die Multiplexsteuerung zu kodieren. Außerdem lassen sich durch programmierbare Rechner die Zeiten für das Abfühlen des Schwellwertschalters der Überwachungsschaltung leicht realisieren und individuell dem angeschlossenen Verbraucher anpassen.The measures listed in the subclaims are advantageous Further developments and improvements to the features specified in the main claim are possible. It is particularly advantageous if at least part of the monitoring circuit and the control circuit with the field effect transistor forms a receiver stage which connected to a central transmitter of a multiplex control via a control bus is. Such a design, for example, numerous consumers in a motor vehicle are supplied and controlled via a ring line, with both the feedback signals as well as the control signals are transmitted to the central transmitter will. For switching on and off as well as for controlling the various consumers Both sensors and mechanically operated switches can be used. Particularly It is advantageous for such a multiplex control if the central transmitter as well the individual receiver levels each contain programmable computers. Through this it is possible to build and classify all receivers in the same way corresponding program for the Coding multiplex control. In addition, the times for sensing the Easily realize the threshold value switch of the monitoring circuit and individually adapt to the connected consumer.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 das Blockschaltbild einer Empfängerstufe einer Multiplexsteuerung zur Versorgung mehrerer Verbraucher eines Kraftfahrzeuges, Figur 2 zeigt die Empfängerstufe aus Figur 1 mit dem Schaltungsaufbau einer Schalt-und Überwachungsstufe und Figur 3 zeigt den Stromverlauf im Verbraucherstromkreis während eines Einschaltvorganges a) bei intaktem Verbraucher, b) bei einem durch den Einschaltstromstoß ausfallenden Verbraucher und c) bei einem Kurzschluß im Verbraucherstromkreis.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It show figure 1 the block diagram of a receiver stage of a multiplex control for supply several consumers of a motor vehicle, Figure 2 shows the receiver stage FIG. 1 with the circuit structure of a switching and monitoring stage and FIG. 3 shows the current curve in the consumer circuit during a switch-on process a) with an intact consumer, b) with one that fails due to the inrush current Consumer and c) in the event of a short circuit in the consumer circuit.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Figur 1 ist eine im Blockschaltbild dargestellte Empfänger stufe für die Multiplexsteuerung eines Kraftfahrzeuges mit 10 bezeichnet. Die Empfängerstufe 10 ist über eine Versorgungsleitung 11 mit dem Pluspol der nicht dargestellten Fahrzeugbatterie verbunden.DESCRIPTION OF THE EXEMPLARY EMBODIMENT In Figure 1 is a block diagram Receiver shown stage for the multiplex control of a motor vehicle with 10 designated. The receiver stage 10 is via a supply line 11 with the The positive terminal of the vehicle battery, not shown, is connected.
Die Versorgungsleitung 11 ist dabei vorzugsweise als Ringleitung an sämtliche Empfängerstufen 10 im Kraftfahrzeug vorbeigeschleift und mit Klemme 12 der Empfängerstufen 10 verbunden. Jede Empfängerstufe 10 umfaßt einen Mikrocomputer 13 sowie mehrere Schalt-und Überwachungsstufen 14, die ebenfalls über Klemme 12 mit der Versorgungsleitung 11 verbunden sind. Der Ausgang der Schalt- und Überwachungsstufen 14 ist jeweils über- eine Klemme 15 mit einem Verbraucher verbunden, der im Beispielsfall durch eine Glühlampe 16, durch einen Gleichstrommotor 17 bzw. durch eine Magnetspule 18 gebildet wird. Der Mikroprozessor 13 ist ebenfalls über Klemme 12 mit der Versorgungsleitung 11 verbunden. Er ist ferner mit einem Steuereingang über eine Klemme 19 mit einer Steuerleitung 20 verbunden, die ebenfalls an sämtliche Empfängerstufen 10 im Kraftfahrzeug vorbeigeschleift ist und zu einem nicht dargestellten Zentralsender führt. Über die Steuerleitung 20 werden vom Zentralsender die einzelnen Empfängerstufen 10 im Kraftfahrzeug durch eine Zeitmultiplexsteuerung jeweils angesteuert, wie dies beispielsweise in der DE-OS 31 03 844 näher beschrieben ist. Zur Überwachung der verschiedenen Verbraucher werden außerdem Rückmeldesignale über einen Steuerausgang des Mikrocomputers 13 über Klemme 21 auf die Steuerleitung 20 gegeben. Steuereingang und Steuerausgang des Mikrocomputers 13 sind dabei jeweils über Inverterstufen 22 und 23 mit der Steuerleitung 20 verbunden. Die einzelnen Schalt- und Überwachungsstufen 14 sind jeweils über Leitungen 24 mit einem Steuerausgang des Mikroprozessors 13 sowie über Rückmeldeleitungen 25 mit jeweils einem Steuereingang des Mikrocomputers 13 verbunden.The supply line 11 is preferably connected as a ring line all receiver stages 10 looped past in the motor vehicle and with terminal 12 of the receiver stages 10 connected. Each receiver stage 10 comprises a microcomputer 13 as well as several switching and monitoring stages 14, which are also via terminal 12 are connected to the supply line 11. Of the Output of switching and monitoring stages 14 are each via a terminal 15 with a consumer connected, in the example by an incandescent lamp 16, by a DC motor 17 or is formed by a magnetic coil 18. The microprocessor 13 is also connected to the supply line 11 via terminal 12. He is also with a Control input connected via a terminal 19 to a control line 20, which is also is looped past all receiver stages 10 in the motor vehicle and to one Central transmitter not shown leads. Via the control line 20 are from the central transmitter the individual receiver stages 10 in the motor vehicle by a time division multiplex control each controlled, as described in more detail in DE-OS 31 03 844, for example is. Feedback signals are also used to monitor the various consumers via a control output of the microcomputer 13 via terminal 21 to the control line 20 given. Control input and control output of the microcomputer 13 are in each case Connected to control line 20 via inverter stages 22 and 23. The single ones Switching and monitoring stages 14 are each via lines 24 with a control output of the microprocessor 13 and via feedback lines 25 each with a control input of the microcomputer 13 is connected.
Figur 2 zeigt die Empfängerstufe 10 mit dem Schaltungsaufbau einer Schalt- und Überwachungsstufe 14 aus Figur 1.Figure 2 shows the receiver stage 10 with the circuit structure of a Switching and monitoring stage 14 from FIG. 1.
Die über Klemme 12 angelegte Versorgungsspannung wird über eine Stabilisierungsstufe dem Mikrocomputer 13 zugeführt.ie Schalt- und Überwachungsstufe 14 enthält eine integrierte Schaltung, bei der ein leistungsstarker Feldeffekttransistor 28 den über Klemme 15 anzuschließenden Verbraucher ein-und ausschaltet. Der SourceAnschluß 28a ist über Klemme 12 mit der Versorgungsleitung 11 verbunden, der Drain-Anschluß 28b ist über Klemme 15 an einem Verbraucher 16, 17 oder 18 anzuschliessen und der Gate-Anschluß 28c ist an eine Steuerschaltung angeschlossen, welche zwei hintereinander geschaltete Widerstände 29 und 30, eine zum Source-Anschluß 28a führende Z-Diode 31 zur Spannungsbegrenzung sowie eine über die Leitung 24 mit dem Steuerausgang des Mikrocomputers-13 verbundene Inverterstufe 32 umfaßt. Zur Steuerschaltung gehören außerdem der Mikrocomputer 13 sowie der über die Steuerleitung 20 mit dem Mikrocomputer 13 verbundene, nicht dargestellte Zentralstender und -eine daran angeschlossene Betätigungstaste zum Ein- und Ausschalten des Verbrauchers.The supply voltage applied via terminal 12 is via a stabilization stage the microcomputer 13. The switching and monitoring stage 14 contains a integrated circuit in which a powerful field effect transistor 28 den switches the consumer to be connected on and off via terminal 15. Of the Source connection 28a is connected to the supply line 11 via terminal 12, the drain connection 28b is to be connected to a consumer 16, 17 or 18 via terminal 15 and the Gate terminal 28c is connected to a control circuit which is two in series connected resistors 29 and 30, a Zener diode leading to the source connection 28a 31 for voltage limitation and one via line 24 with the control output of the microcomputer 13 connected inverter stage 32 comprises. Belong to the control circuit also the microcomputer 13 and the control line 20 with the microcomputer 13 connected, not shown central tender and one connected to it Actuation button for switching the consumer on and off.
Zur Überwachung des an Klemme 15 angeschlossenen Verbrauchers ist der Feldeffekttransistor 28 mit seiner Source-Drain-Schaltstrecke an eine Überwachungsschaltung angeschlossen, die im wesentlichen einen Transistor 33 als Schwellwertschalter sowie den Mikrocomputer 13 umfaßt. Zur Einstellung der Schaltschwelle des Transistors 33 auf einen bestimmten Verbraucherstrom liegt die Basis des Transistors 33 an einem parallel zur Source-Drain-Strecke des Feldeffekttransistors 28 geschalteten, aus zwei Widerständen 34 und 35 gebildeten Spannungsteiler und der Emitter des Transistors 33 liegt unmittelbar am Source-Anschluß 28a des Feldeffekttransistors 28. Der Kollektor des Transistors 33 ist über einen Widerstand 36 einerseits gegen Masse geschaltet und andererseits über eine Inverterstufe 37 mit dem Steuereingang des Mikrocomputers 13 verbunden. An einem weiteren Ausgang 38 des Mikrocomputers 13 ist eine Leuchtdiode 39 gegen Masse geschaltet, die bei einem Defekt im Verbraucher stromkreis anspricht.To monitor the consumer connected to terminal 15 is the field effect transistor 28 with its source-drain switching path to a monitoring circuit connected, which essentially has a transistor 33 as a threshold switch as well the microcomputer 13 comprises. For setting the switching threshold of the transistor 33 to a certain consumer current, the base of transistor 33 is connected to a connected in parallel to the source-drain path of the field effect transistor 28, off two resistors 34 and 35 formed voltage divider and the emitter of the transistor 33 is directly connected to the source terminal 28a of the field effect transistor 28. The collector of the transistor 33 is connected to ground on the one hand via a resistor 36 and on the other hand via an inverter stage 37 to the control input of the microcomputer 13 connected. At a further output 38 of the microcomputer 13 is a light emitting diode 39 connected to ground, which responds in the event of a defect in the consumer circuit.
Mit Hilfe des in Figur 3 dargestellten Stromverlaufes im Verbraucherstromkreis bei intakten oder defekten Verbrauchern soll nunmehr die Schaltungsanordnung nach Figur 1 und 2 in ihrer Wirkungsweise näher erläutert werden. Als Verbraucher ist im Beispielsfall eine Glühlampe 16 an Klemme 15 angeschlossen. Figur 3a zeigt den Stromverlauf im Verbraucherstromkreis während des Einschaltvorganges bei intakter Glühlampe 16.With the help of the current curve shown in Figure 3 in the consumer circuit in the case of intact or defective consumers, the circuit arrangement should now be adjusted Figures 1 and 2 are explained in more detail in their mode of operation. As a consumer is in the example an incandescent lamp 16 is connected to terminal 15. Figure 3a shows the Current curve in the consumer circuit during the switch-on process if it is intact Bulb 16.
Durch die kalte Glühlampe 16 fließt zunächst ein hoher Stromstoß, der anschließend in kurzer Zeit durch das Aufglühen der Glühlampe bis auf den normalen Betriebsstrom abfällt. Dabei wird an der Schaltstrecke des Feldeffekttransistors 28, also zwischen dem Source-und Drain-Anschluß 28a, 28b ein von der Stromstärke im Verbraucherstromkreis abhängiger Spannungsabfall über die Widerstände 34, 35 der Basis-Emltter-Steuerstrecke des Transistors 33 zugeführt. Die strichpunktierte Linie S in Figur 3 bildet dabei die Schaltschwelle für den Transistor 33. Die Schaltschwelle des Transistors 33 ist durch eine entsprechende Justierung des Widerstandes 34 so gelegt, daß sie bei intakter Glühlampe 16 durch den Einschaltstrom zunächst überschritten und durch den normalen Betriebsstrom am Ende des Einschaltvorganges unterschritten wird. Der Einschaltvorgang beginnt mit dem Durchsteuern des Feldeffekttransistors 28 in den stromleitenden Zustand und endet bei intaktem Verbraucher mit dem Erreichen des normalen Betriebsstroms. Der Steuerbefehl zum Einschalten der Glühlampe 16 wird vom nicht dargestellten Zentralsender über die Steuerleitung 20, über Klemme 19 und dem Inverter 22 auf den Steuereingang des Mikrocomputers 13 gegeben und über den entsprechenden Steuerausgang des Mikrocomputers 13 wird der Feldeffekttransistor 20 über die Leitung 24, die Inverterstufe 32 und die Widerstände 29 und 30 in den stromleitenden Zustand gesteuert. Während des Einschaltvorganges wird nun der Schaltzustand des Transistors 33 zu zwei vorgegebenen Zeiten t1 und t2 durch den Mikrocomputer 13 über die Rückmeldeleitung 25 abgefühlt.A high current surge initially flows through the cold incandescent lamp 16, which then in a short time by the glow of the light bulb down to the normal Operating current drops. This is done at the switching path of the field effect transistor 28, that is, between the source and drain terminals 28a, 28b, one of the current strength voltage drop across the resistors 34, 35 depending on the consumer circuit the base-Emltter control path of the transistor 33 is supplied. The dash-dotted one Line S in Figure 3 forms the switching threshold for the transistor 33. The switching threshold of the transistor 33 is by a corresponding adjustment of the resistor 34 so placed that it is initially exceeded when the incandescent lamp 16 is intact due to the inrush current and fallen below by the normal operating current at the end of the switch-on process will. The switch-on process begins with the activation of the field effect transistor 28 into the conductive state and ends when the consumer is intact when it is reached normal operating current. The control command for switching on the incandescent lamp 16 is from the central transmitter, not shown, via control line 20, via terminal 19 and the inverter 22 given to the control input of the microcomputer 13 and over the corresponding control output of the microcomputer 13 is the Field effect transistor 20 via line 24, inverter stage 32 and the resistors 29 and 30 controlled in the current-conducting state. During the switch-on process is now the switching state of the transistor 33 at two predetermined times t1 and t2 sensed by the microcomputer 13 via the feedback line 25.
Durch ein entsprechendes Programm des Mikrocomputers 13 werden die Abfühlzeiten t1 und t2 so gewählt, daß die Schaltschwelle des Transistors 33 bei intakter Glühlampe 16 zur ersten Zeit t1 gemäß Figur 3a durch den Verbraucherstrom i überschritten und zur zweiten Zeit t2 unterschritten ist. Am Ausgang der Inverterstufe 37 liegt folglich zur Zeit t1 ein 0-Signal und zur Zeit t2 ein 1-Signal. Abhängig von den abgefühlten Schalt zuständen des Transistors 33 wird nun durch ein entsprechendes Programm des Mikrocomputers 13 über Klemme 20 ein Rückmeldesignal auf die Steuerleitung 20 gegeben, welches den intakten Zustand der Glühlampe-16 anzeigt, indem dieses Signal z.B. über den Zentralsender eine Kontrollampe kurzzeitig einschaltet.By a corresponding program of the microcomputer 13, the Sensing times t1 and t2 selected so that the switching threshold of transistor 33 at intact incandescent lamp 16 at the first time t1 according to FIG. 3a by the consumer current i is exceeded and undershot at the second time t2. At the output of the inverter stage 37 consequently there is a 0 signal at time t1 and a 1 signal at time t2. Addicted of the sensed switching states of the transistor 33 is now through a corresponding Program of the microcomputer 13 via terminal 20 a feedback signal on the control line 20, which indicates the intact condition of the incandescent lamp 16, by this Signal e.g. via the central transmitter switches on a control lamp for a short time.
Figur 3b zeigt den Stromverlauf beim Durchbrennen der Glühlampe 16 während des Einschaltvorganges (flash-over.FIG. 3b shows the current curve when the incandescent lamp 16 burns out during the switch-on process (flash-over.
Durch die Stromspitze beim Einschalten der Glühlampe 16 wird innerhalb von t 5 msek die Glühwendel zerstört und damit der Stromkreis wieder unterbrochen. Die erst-e Zeit t1, zu der der Schaltzustand des Transistors 33 vom Mikrocomputer 13 abgefühlt wird, liegt etwa 10 msek nach dem Einschalten des Verbrauchers. Er liegt damit - wie Figur 3b zeigt - zeitlich hinter einem durch den Einschaltstromstoß verursachten Ausfall der Glühlampe 16.Due to the current peak when switching on the incandescent lamp 16 is within from t 5 msec the filament is destroyed and the circuit is interrupted again. The first time t1 at which the switching state of the transistor 33 from the microcomputer 13 is sensed is about 10 msec after switching on the consumer. He is thus - as FIG. 3b shows - behind in time due to the inrush current caused failure of the light bulb 16.
Die zweite Abfühlzeit t2 liegt bei etwa 60 msek nach dem Einschalten der Glühlampe 16 und somit am nde des eigentlichen Einschaltvorganges. Bei einem Durchbrennen der Glühlampe 16 während des Einschaltvorganges gemäß Figur 3b hat folglich der Transistor 33 zu beiden Zeiten t1 und t2 nicht angesprochen, so daß jeweils ein 1-Signal vom Ausgang der Inverterstufe 37 in den Mikrocomputer 13 eingelesen wird. Durch das Programm des Mikrocomputers 13 wird nunmehr ein entsprechendes Rückmeldesignal über die Inverterstufe 23 am Steuerausgang des Mikrocomputers 13 auf die Steuerleitung 20 gegeben und außerdem wird die Leuchtdiode 39 eingeschaltet.The second sampling time t2 is approximately 60 msec after switching on of the incandescent lamp 16 and thus at the end of the actual switch-on process. At a Run away the incandescent lamp 16 during the switch-on process according to FIG. 3b consequently did not respond to transistor 33 at both times t1 and t2, so that in each case a 1-signal from the output of the inverter stage 37 in the microcomputer 13 is read. The program of the microcomputer 13 is now a corresponding Feedback signal via the inverter stage 23 at the control output of the microcomputer 13 given to the control line 20 and also the light-emitting diode 39 is switched on.
Figur 3c zeigt den Stromverlauf beim Auftreten einer Überlast oder eines Kurzschlusses im Verbraucherstromkreis. Der Verbraucherstrom i hat hier zu beiden Zeiten tl und t2 die Schaltschwelle S überschritten. Der Transistor 33 geht folglich nicht mehr in den Sperrzustand zurück und über den Ausgang der Inverterstufe 37 wird folglich zu den zwei Zeiten t1 und t2 ein 0-Signal in den Mikrocomputer 13 eingelesen. Durch das Programm des Mikrocomputers 13 wird nunmehr ein entsprechendes Rückmeldesignal über den Inverter 23 auf die Steuerleitung 20 gegeben, welches den Kurzschluß bzw. eine Überlastung im Verbraucherstromkreis anzeigt. Beim Auftreten eines solchen Rückmeldesignales steuert der Mikrocomputer 13 durch entsprechende Programmierung gleichzeitig über die Leitung 24 den Feldeffekttransistor 28 in den Sperrzustand. Außerdem wird die Leuchtdiode 39 vom Mikrocomputer 13 intermittierend eingeschaltet.FIG. 3c shows the current curve when an overload occurs or a short circuit in the consumer circuit. The consumer current i has to be here the switching threshold S exceeded both times tl and t2. The transistor 33 goes consequently no longer return to the blocking state and via the output of the inverter stage 37 thus becomes a 0 signal in the microcomputer at the two times t1 and t2 13 read in. The program of the microcomputer 13 is now a corresponding Feedback signal given via the inverter 23 to the control line 20, which the Indicates a short circuit or an overload in the consumer circuit. When occurring such a feedback signal controls the microcomputer 13 by appropriate Programming at the same time via the line 24 the field effect transistor 28 in the Lock state. In addition, the light emitting diode 39 from the microcomputer 13 becomes intermittent switched on.
Durch die Schalt- und Überwachungsstufe 14 kann die Empfängerstufe 10 den Verbraucherstromkreis auch nach dem Einschaltvorgang bezüglich Überlastung oder Krzschluß weiterhin überwachen. In diesem Fall wird der Schalt zustand des Transistors 33 bei eingeschaltetem Verbraucher in weiteren programmierten Zeitabständen abgefühlt. Sobald der Strom im Verbraucherstromkreis den Schwellwert S überschreitet, wird der Transistor 33 stromleitend und über die Inverterstufe 37 wird nunmehr ein O-Signal in den Mikrocomputer 13 eingelesen und damit eine Überlastung des Verbraucher stromkreises signalisiert. Der Mikrocomputer 13 erzeugt folglich immer dann ein einen Kurzschluß oder eine Überlastung im Verbraucherstromkreis anzeigendes Rückmeldesignal, wenn mit Ausnahme der ersten Abfühlzeit t1 der Transistor 33 im mindestens einer der nachfolgenden Abfühlzeiten tx durchgeschaltet hat.Through the switching and monitoring stage 14, the receiver stage 10 the consumer circuit with regard to overload even after the switch-on process or continue to monitor for a short circuit. In this case the Switching state of the transistor 33 when the consumer is switched on in further programmed Sensed time intervals. As soon as the current in the consumer circuit has reached the threshold value S exceeds, the transistor 33 is conductive and via the inverter stage 37 an 0 signal is now read into the microcomputer 13 and thus an overload of the consumer circuit is signaled. The microcomputer 13 thus generates then always a indicating a short circuit or an overload in the consumer circuit Feedback signal when, with the exception of the first sensing time t1, the transistor 33 is im has switched through at least one of the following sensing times tx.
In gleicher Weise wie gemäß Figur 3 der Einschaltvorgang einer Glühlampe überwacht wird, läßt sich auch der Anlaufvorgang des Motors 17 oder der Einschaltvorgang eines Elektromagneten 18 überwachen. Da die Einschaltvorgänge hierbei teilweise erheblich länger sind, müssen folglich auch die Abfühlzeiten t1 und t2 durch entsprechende Programmierung des Mikrocomputers 13 zeitlich verschoben werden.In the same way as in FIG. 3, the switching-on process of an incandescent lamp is monitored, the start-up process of the motor 17 or the switch-on process can also be monitored an electromagnet 18 monitor. Since the switch-on processes are partially are significantly longer, the sensing times t1 and t2 must consequently also by corresponding Programming of the microcomputer 13 can be shifted in time.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel eingeschränkt, da sie auch zum Ein- und Ausschalten sowie zum Überwachen von elektrischen Verbrauchern eingesetzt werden kann, die keine Multiplexsteuerung aufweisen. So ist es beispielsweise auch möglich, den zu überwachenden Verbraucher über einen mechanischen Schalter oder über einen Sensor bzw. über einen Geber anzusteuern, der unmittelbar auf einen Steuereingang des Mikrocomputers 13 einer Empfängerstufe 10 gelegt ist. Schließlich ist es auch möglich, den Mikrocomputer 13 durch eine entsprechend arbeitende Steuer- und Überwachungsschaltung zu ersetzen, welche zu vorgegebenen Zeiten t1 , t2 einen den Verbraucher strom überwachenden Schwellwertschalter abfühlt und in Abhängigkeit davon ein den Zustand des Verbrauchers anzeigendes Signal abgibt. Bei Verwendung einer Multiplexsteuerung sind die Empfängerstufen 10 über einen Steuerbus mit dem Zentralsender verbunden, wobei der Steuerbus sowohl aus einem Lichtleiter als auch aus mehreren voneinander unabhängigen Steuer- und R:ackmeldeleitungen bzw. gemäß Figur 1 aus einer einzigen Steuerleitung ausgeführt werden kann. Wird die Schalt- und Überwachungsstufe 14 in IC-Ausführung realisiert, ist der Schwellwertschalter 33 zweckmäßigerweise ebenfalls ein Feldeffekttransistor.The circuit arrangement according to the invention is not limited to the exemplary embodiment restricted, as they can also be used to switch on and off and to monitor electrical Consumers can be used that have no multiplex control. So For example, it is also possible to use a to control mechanical switches or via a sensor or via a transmitter, which directly to a control input of the microcomputer 13 of a receiver stage 10 is placed. Finally, it is also possible to use the microcomputer 13 by a corresponding to replace working control and monitoring circuit, which at predetermined times t1, t2 a current monitoring the consumer Senses threshold value switch and, depending on it, the state of the consumer emits an indicating signal. When using a multiplex control, the receiver stages are 10 connected to the central transmitter via a control bus, the control bus both from a light guide as well as from several independent control and R: ackmeldelleitung or carried out according to Figure 1 from a single control line can be. If the switching and monitoring stage 14 is implemented in IC design, the threshold switch 33 is expediently also a field effect transistor.
Gegebenenfalls lassen sich durch die Schaltungsanordnung auch Verbraucherstromkreise mit zwei oder mehreren parallel oder in Reihe geschalteten Verbrauchern ein- und ausschalten und überwachen.If necessary, the circuit arrangement also allows consumer circuits with two or more loads connected in parallel or in series on and off turn off and monitor.
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