DE3430730A1 - Detektor fuer das feststellen des fliessens eines stroms durch einen oder mehrere leiter - Google Patents
Detektor fuer das feststellen des fliessens eines stroms durch einen oder mehrere leiterInfo
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Description
PAtENTA-N W-£ LTE
DR. A. VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDERER R.F. MEYER-ROXLAU
DIPL-ING. (1934-1974) DIPL-CHEM. DIPL-ING.
8000 MÜNCHEN
LUCILE-GRAHN-STRASSE
TELEFON: (0 89) 47 29 TELEX: 524624 LEDER D TELEGR.: LEDERERPATENT
21 . August 1984
M/Bl
18.351
BASSANI TICINO S.p.A. C.so di Porta Vitt'oria, 9
20122 Mailand / Italien
Detektor für das Feststellen des Fließens eines Stroms durch einen oder mehrere Leiter
Die Erfindung betrifft einen Detektor für das Feststellen des Fließens eines Stroms in einem oder
mehreren Leitern, wobei dieser Detektor keine Hilfsversorgung für die Signalgabe erforderlich macht. Der
erfindungsgemäße Detektor ist ein solcher, der in der
Lage ist, entweder ein kontinulierliches oder intermittierendes Licht- und/oder Schallsignal zu geben,
wenn ein Strom durch einen oder mehrere Leiter fließt, oder den "Ein"- oder "Aus"-Schaltzustand eines Schalters
anzuzeigen bzw. zu signalisieren, in welch letzterem Fall das Signal gegeben wird, wenn der Schalter sich im "Ein"-Schaltzustand
befindet oder geschlossen ist. In dieser Hinsicht erfaßt die vorliegende Erfindung nicht solche
Vorrichtungen bzw. Detektoren, die nach einem gänzlich unterschiedlichen Prinzip arbeiten wie diejenigen, die
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ein gegenteiliges Signal geben, d. h. beispielsweise in dem Fall eines Schalters diejenigen, die ein Signal liefern,
wenn sich der Schalter in dem "Aus"-Schaltzustand befindet bzw. offen ist. Die Detektoren der erfindungsgemäßen Art
umfassen üblicherweise einen Transformator zum !feststellen
des Fließens eines Stroms in einem oder mehreren Leitern. Das an der Sekundärseite des Transformators erzeugte Signal
wird zweckmäßigerweise verstärkt und in einer elektronischen Schaltung verarbeitet, um eine Betätigungsschaltung zu betreiben,
die beispielsweise ein Licht- und/oder Schallsignal liefern kann.
Sowohl die elektronische Schaltung als auch die Betätigungsschaltung machen eine individuelle Versorgung erforderlich,
was seinerseits das gesamte Schaltsystem schwerer macht. Darüber hinaus steht nicht an allen Plätzen, an denen
das Fließen eines Stroms festgestellt werden soll, eine Versorgung zur Verfügung, oder ist es schwierig, eine Abzweigung
zu erreichen. Dies wiederum macht die Verwendung von Batterien erforderlich.
Der Bedarf für HilfsVersorgungen ist in jedem Fall eine
Ursache für einen Energieverbrauch, nicht nur in dem Fall des Fließens eines Stroms, das festzuteilen ist, sondern
auch dann, wenn kein Strom fließt.
Es ist einzusehen, daß alle vorstehend angegebenen Nachteile sowohl in demjenigen Fall auftreten, wenn das Betätigungsglied für eine physikalische Größe verantwortlich ist (beispielsweise
eine Licht- oder eine Schallintensität), die sich proportional zu dem festzustellenden Strom verändert
(elektronisches Instrument zur Strommessung), als auch in demjenigen Fall, wenn das Betätigungsglied nur bei
zwei Leveln arbeitet, d. h. unterhalb eines festgelegten Wertes des festzustellenden Stroms liefert das Betätigungsglied kein Signal, während es ein solches oberhalb des
genannten Wertes liefert.
Der erfindungsgemäße Detektor zum Feststellen des Fließens
eines Stroms ermöglicht die Überwindung aller oben angegebenen Nachteile dadurch, daß er keine Versorgung erforderlich
macht und die Energie für das Signal direkt von dem festzustellenden Strom nimmt.
Der erfindungsgemäße Detektor umfaßt einen Transformator
zum Feststellen des Fließens eines Stroms durch einen oder mehrere Leiter und zur Lieferung eines an der Sekundärseite
des Transformators erzeugten Signals zu einem Gleichrichter hin - der mit einem Spannungsverstärker
in Verbindung stehen kann - um einen stromabwärts angeordneten Kondensator aufzuladen. Wenn ein bestimmter bzw.
festgelegter Spannungswert - entsprechend dem Wert des Stroms, der festgestellt werden soll - an den Enden
des genannten Kondensators erreicht ist, wird letzterer zur Entladung über eine stromabwärts angeordnete Schaltung
auf eine Licht- und/oder Schallsignaleinrichtung veranlaßt. In alternativer Ausbildung kann die im Kondensator
gespeicherte Energie als Versorgung für elektronische Schaltungen verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Detektor wird nachfolgend unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen weiter ins einzelne gehend erläutert, in denen ausschließlich beispielhaft eine Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist und die im einzelnen zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild der Schaltung des erfindungsgemäßen Detektors,
Figur 2 und 3 schematisch zwei verschiedene Arten des
Figur 2 und 3 schematisch zwei verschiedene Arten des
Anschlusses des Detektors an einen Leiter, bei dem eine Feststellung durchgeführt
werden soll, und
Figur 4 ein Schaltbild unter Darstellung der Bauteile des Blockschaltbilds der Figur 1.
Im Blockschaltbild der Figur 1 ist bezeichnet mit F ein Leiter, hinsichtlich dessen das Fließen eines Stroms fest-
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gestellt werden soll- T bezeichnet einen Ringkerntransformator zürn Feststellen des Fließens eines Stroms durch
den Leiter F und zum Betreiben - über stromabwärts angeordnete und weiter unten beschriebene Schaltkreisbauteile
- eines Licht- und eines Schallsignalgebers, die dargestellt sind in Figur 1 in der Form einer Leuchtdiode
L (LED) und eines Summers B. Stromabwärts des Transformators T ist eine erste Schaltung R, die aus
einem Gleichrichter - der mit einem Spannungsverstärker in Verbindung stehen kann - besteht, ein Kondensator
C und eine zweite Schaltung S vorgesehen, die eine oder mehrere Festkörperbauteile aufweisen kann, wie beispielsweise
einen statischen Schalter.
Das Signal an der Sekundärseite des Transformators T, das erzeugt wird, wenn ein Strom durch den Leiter F fließt,
lädt den Kondensator C über die Schaltung R auf. Wenn ein bestimmter bzw. beabsichtigter Spannungswert - entsprechend
dem Wert des Stroms, der festgestellt werden soll - an den Enden des Kondensators C erreicht wird,
wird der Kondensator C zur plötzlichen Entladung über die Schaltung S auf die Leuchtdiode L und den Summer B
veranlaßt.
Die Schaltung S bleibt offen, bis der Kondensator C den voreingestellten Spannungswert erreicht hat, und, sobald
dieser Spannungswert an den Enden des Kondensators C erreicht ist, geht ^die Schaltung S von ihrem offenen Zustand
zu dem geschlossenen Zustand über, was die Entladung des Kondensators C bewirkt. Sobald der Kondensator C entladen
ist, geht die Schaltung S wieder in ihren "Aus"-Schaltzustand bzw. dem offenen Zustand über, und beginnt die
Wiederladung des Kondensators. Somit ist für die also erreichte Arbeitsweise eine vorzugsweise als intermittierende
Arbeitsweise zu bezeichnende, d. h. sowohl das Licht der Leuchtdiode L als auch der Ton des Summers B sind pulsierender
Art.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird unterhalb des Schwellwertes des festzustellenden Stroms kein Signal abgegeben,
während, sobald der Schwellwert erreicht wird, eine intermittierende Signalgabe erfolgt, und zwar nach Zeitintervallen,
die allmählich kleiner werden, wenn der Schwellwert des Stroms überschritten wird, weil mit zunehmenden Stromwert
der Kondensator C schneller aufgeladen wird, was darauf zurückzuführen ist, daß das Signal am Ausgang des Transformators
C größer wird.
Die erfindungsgemäße Gestaltung des Detektors gestattet
dessen Herstellung in einfacher Weise zu geringen Kosten, und zwar sowohl für häusliche als auch industrielle Verwendung.
Zwei Beispiele dieser Detektoren sind in den Figuren 2 und 3 dargestellt, aus denen auch die Einfachheit
der Installation deutlich erkennbar ist.
Der Detektor der Figur 2 macht keinerlei Befestigungsmittel
für den zugehörigen Leiter erforderlich; es reicht aus, den oder die Leiter F durch Löcher hindurchzuführen, die
zu diesem Zweck am Detektor vorgesehen sind.
Jedoch muß im Fall des Detektors der Figur 3 der Leiter in zwei Teile zerschnitten werden, und müssen die Enden dieser
Teile am Detektor beispielsweise mit Hilfe entsprechender Klammern angeklemmt werden.
Der erfindungsgemäße Detektor kann in vielfältiger Weise
Anwendung finden.
So kann er beispielsweise zu dem Zweck Verwendung finden, dem Benutzer anzuzeigen, daß die oberen Grenzen einer
akzeptablen Überlast erreicht werden, so daß der Benutzer selbst in der Lage ist, die notwendigen Maßnahmen zu ergreifen
(beispielsweise durch Abtrennen einer nicht wesentlichen Last), bevor der Hauptschalter oder der von einem
Stromversorgungsunternehmen installierte Schalter infolge der überlast ansprechen.
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Des weiteren kann der Detektor zur Anzeige des "Aus"- oder "Ein"-Zustands eines an dem Leiter F angeschlossenen Schalters
verwendet werden, wobei ein Signal ganz offensichtlich dann abgegeben wird, wenn der Schalter sich in seinem "Ein"-Schaltzustand
befindet bzw. geschlossen ist.
Da die Signalgabe eine in bevorzugter Weise als Intermittierende zu bezeichnende ist, besteht die Möglichkeit,
daß ein Lichtsignal in einem Abstand von vielen Metern gesehen oder ein Schallsignal in einer Wohnung sogar bei geschlossenen
Türen deutlich gehört werden kann.
Schließlich können sowohl das Licht der Leuchtdiode L als auch der Ton des Summers B eine starke Signalschaltung zum
Betrieb veranlassen, beispielsweise eine Sirene über die Verwendung einer Foto- oder einer Schall-Koppeleinrichtung.
In diesem Fall wird jedoch eine Hilfsversorgung benötigt.
Auch kann eine Fernübermittlung des Anzeigesignals unter Verwendung entweder herkömmlicher Übertragungsmittel oder.
eines optischen Faseranschlußsystems erreicht werden.
Eine mögliche Anwendung für den erfindungsgemäßen Detektor,
die von besonderem Interesse ist, besteht in seiner Verwendung zur Versorgung elektronischer Schaltungen stromabwärts
des Kondensators C mit Energie, die von einem einzelnen stromdurchflossenen Leiter entnommen wird. Es wird somit
möglich, beispielsweise einen Kreis zur Betätigung eines Schalters sogar dann zu versorgen, wenn der betreffende
Schalter geschlossen ist ("ein"-geschaltet), in der Annahme, daß dann, wenn der Schalter offen ("aus"-geschaltet)
ist, eine Versorgung an den Enden des Schalters zur Verfügung steht.
Für den Detektor der Figur 4 - in der die Bauteile des Blockschaltbilds
der Figur 1 im einzelnen dargestellt sind - steller die nachfolgenden Angaben der Zahlenwerte für die genannten
Bauteile kein einschränkend zu verstehendes Beispiel dar; HändeIssymbole für einige der Bauteile sind ebenfalls ange-
geben.
Es sollte beachtet werden, daß der Kondensator C1 und die
Dioden D. und D2 in dem Schaltbild der Figur 4 einen Spannungsgleichrichter und eine Verstärkereinheit bilden dargestellt
als Schaltung R im Blockschaltbild der Figur 1, während R , R2, SBS und SCR in Figur 4 die Schaltung S der Figur 1 bilden.
Dabei sind bezeichnet mit R1 und R3 zwei Widerstände, mit SBS
ein bilateraler Siliciumschalter und mit SCR ein siliciumgesteuerter
Gleichrichter.
Der Transformator T hat N1 = 1 Wicklungen auf der Primärseite
und N„ = 1000 Wicklungen auf der Sekundärseite.
Schaltung R:
C1 = 0,47 \iF bei 100 VDC (Gleichstrom-Arbeitsspannung in.
Volt) mit 20 % Toleranz.
D1 und D2 sind 1 N 4003 Dioden oder Brücken.
C = 10 [iF bei 50 VDC (Gleichstrom-Arbeitsspannung in Volt)
und 20 % Toleranz.
Schaltung S:
R. = 68 kQ bei 0,25 W und 10 % Toleranz..
R2 = 33 kO bei 0,25 W und 10 % Toleranz.
SBS: 2 N 4992.
SCR: C 106.
Es ist selbstverständlich, daß viele Abänderungen bei dem erfindungsgemäßen Detektor zur Feststellung des Fließens
eines Stroms in einem oder mehreren Leitern durchgeführt werden können, wofür vorstehend bereits ein Beispiel angegeben
worden ist; ebenso ist es selbstverständlich, daß alle diese Abänderungen unter die Erfindung fallen.
- Leerseite -
Claims (9)
1. Detektor zum Feststellen des Fließens eines Stroms
in einem oder mehreren Leitern, der über einen Ringkerntransformator verfügt, der seinerseits in der
Lage ist, das Fließen eines Stroms in dem bzw. den Leiter(n) festzustellen zum Betreiben eines Licht-
und/oder Schallsignalgebers bei Überschreitung eines voreingestellten Schwellwertes für den Strom, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Transformator (T) und dem Signalgeber eine erste Schaltung (R), die
über einen Gleichrichter, der mit einem Spannungsverstärker in Verbindung stehen kann, verfügt und
ein Kondensator (C) und eine zweite Schaltung
(S) derart vorgesehen sind, daß ein Signal an der Sekundärseite des Transformators (T) eine Entladung
des Kondensators (C) über die Schaltung (R) und bei Erreichung eines geeigneten Spannungswerts an den
Enden des Kondensators (C) bewirkt, welcher Spannungs-. wert dem Stromwert entspricht,, für den eine Feststellung
gewünscht ist, wobei sich der Kondensator (C) plötzlich über die Schaltung (S) auf den Signalgeber
entlädt.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung (R) aus einem Kondensator (C1) und
zwei Dioden (D1 und D„) besteht, während die zweite
Schaltung (S) aus zwei Widerständen (R. und R„), einem
bilateralen Siliciumschalter (SBS) und einem siliciumgesteuerten Gleichrichter (SCR) besteht.
3. Detektor nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Werte für die verschiedenen Bauteile für
den besten Betrieb des Detektors:
Anzahl der Primärwicklungen (N ) des Transformators (T): 1, Anzahl der Sekundärwicklungen (N3) des Transformators
(T): 1000,
Kapazität des ersten Kondensators (C1) in der ersten
Schaltung (R): 0,47 μΡ bei 100 YDC + 20 % Toleranz,
1 N 4003 Dioden für die beiden Dioden (D1 und D~) in
der ersten Schaltung (R),
Kapazität des Kondensators (C) zwischen der ersten und der zweiten Schaltung (R und S) : 10 \iF bei 50 VDC und
+ 20 %,
Widerstand des ersten Widerstands (R ) in der zweiten Schaltung (S): 68 kCl + 10 % bei 0,25 W,
Widerstand des zweiten Widerstands (R„) in der zweiten Schaltung (S): 33 kQ+ 10 % bei 0,25 W,
2 N 4992 bilateraler Siliciumschalter für den bilateralen
Siliciumschalter (SBS) in der zweiten Schaltung (S), C 106 siliciumgesteuerter Gleichrichter für den siliciumgesteuerten
Gleichrichter (SCR) in der zweiten Schaltung (S) .
4. Detektor, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Licht- und Schallsignalmittel in einer LED-Leuchtdiode (L) und einem Summer (B) bestehen, deren Signalgabe
eine vorzugsweise als intermittierende oder diskontinuierliche zu bezeichnen ist, die nach Zeitintervallen
arbeitet, die mit zunehmenden Werten des festzustellenden Stroms oberhalb des Schwellwertes desselben
kürzer werden.
5. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der "Aus"- oder "Ein"-Schaltzustand eines an dem Leiter
(F) angeordneten Schalters feststellbar ist, wobei die Signalgabe erfolgt, wenn der Schalter sich im "Ein"-Schaltzustand
befindet.
6. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß des bzw. der Leiter (F) dadurch erreicht
ist, daß der bzw. die Leiter (F) durch entsprechende Löcher im Detektorgehäuse hindurchgeführt sind.
7. Detektor nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß
des Leiters (F) dadurch erreicht ist, daß der
Leiter (F) durchgetrennt ist, wonach seine beiden
Enden mit Hilfe entsprechender Kabelklemmen am Gehäuse des Detektors angeklemmt sind.
Leiter (F) durchgetrennt ist, wonach seine beiden
Enden mit Hilfe entsprechender Kabelklemmen am Gehäuse des Detektors angeklemmt sind.
8. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fernübertragung der Signalgabe von der LED-Leuchtdiode
(L) und dem Summer (B) über Foto- und Schallkoppler erreicht ist.
9. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Versorgung elektronischer Schaltungen stromabwärts
seines Kondensators (C) mit Energie bezogen von einem von einem Strom durchflossenen Leiter (F) verwendbar
ist.
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