DE3504034A1 - Schaltung zum erregen der wicklung eines monostabilen relais - Google Patents

Description

• Schaltung zum Erregen der Wicklung eines
• monostabilen Relais Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Reduzieren einer zum Erregen der Wicklung eines monostabilen Relais vorgegebenen Einschaltspannung auf eine vorgegebene Halte spannung gemäß einem durch ein Zeitglied bestimmten Zeitverlauf.
• Beim Betrieb von monostabilen Relais kann insbesondere unter engen Einbau bedingungen eine relativ starke Eigenerwärmung der Relais erfolgen. Diese Erwärmung verringert die Lebensdauer der Relais und bewirkt relativ hohe Thermospannungen im Kontaktkreis. Aus diesem Grunde ist es üblich, die Einschaltspannung von monostabilen Relais nach dem Ansprechen des jeweiligen Relais auf eine Haltespannung zu senken. Diese Haltespannung liegt häufig in der Grössenordnung der halben Einschaltspannung und setzt damit die Leistungsaufnahme auf etwa ein Viertel herab ("Thermospannungen an den Schaltkontakten von Relais", Markt & Technik, Nr. 44 vom 02.11.1984, Seite 64 bis 70).
• Zur Spannungsreduzierung wird üblicherweise die Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes und eines Kondensators verwendet, die der jeweiligen Relaiswicklung in Reihe geschaltet wird. Der Kondensator muß dabei für die maximale Einschaltspannung ausgelegt sein. Seine den Zeitverlauf bestimmende Kapazität ist hierbei jedoch wegen des relativ niederohmigen Relaiswiderstandes nicht unbeträchtlich. Dies führt dazu, daß bei einer derartigen Schaltung verhältnismäßig teure und große Kondensatoren verwendet werden müssen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß für das Zeitglied nur ein Kondensator relativ geringer Kapazität und Spannungsfestigkeit verwendet werden kann.
• Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Relaiswicklung in Reihe ein steuerbarer Widerstand vorgeschaltet ist, dessen Steuerstrom einen Bruchteil des durch diesen Widerstand fließenden Stromes beträgt, daß der Steuerstrom einem Differenzverstärker entnehmbar ist, dessen nicht invertierender Eingang mit einer einen vorgegebenen Bruchteil der Halte spannung ausmachenden Referenzspannung beaufschlagt ist, und daß durch das Zeitglied dem invertierenden Eingang eine Vergleichsspannung zuführbar ist, die mit dem Einschalten entsprechend dem vorgegebenen Zeitverlauf bis zum Wert der Referenzspannung steigt.
• Eine erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung, bei der als Zeitglied ein RC-Glied vorgesehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das RC-Glied als Reihenschaltung eines ersten Widerstandes mit einer Parallelschaltung eines zweiten Widerstandes und eines Kondensators ausgebildet ist, daß die Reihenschaltung parallel zur Wicklung des Relais geschaltet ist, wobei der nicht mit dem Kondensator verbundene Anschluß des ersten Widerstandes an den Verbindungspunkt von steuerbarem Widerstand und Wicklung des Relais führt, und daß die Vergleichsspannung am Verbindungspunkt von erstem und zweitem Widerstand abgreifbar ist.
• Damit ist eine relativ einfache Ausbildung des Zeitgliedes möglich. Ferner ist die Zeitkonstante unabhängig von der Relaisimpedanz, wodurch diese Schaltung auch zum Ansteuern von Relaisgruppen geeignet ist, ohne daß eine besondere Anpassung des Zeitgliedes erforderlich ist.
• Dadurch, daß für den regelbaren Widerstand und den Differenzverstärker ein integrierter Spannungsregler verwendet ist, ergibt sich ein äußerst kostengünstiger Schaltungsaufbau.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
• Die Darstellung in Form eines Prinzipschaltplanes zeigt ein monostabiles Relais, von dem der Übersichtlichkeit halber nur die Relaiswicklung RW dargestellt ist. Das Relais soll beim Einschalten zunächst mit einer Einschaltspannung UE' beaufschlagt werden, die etwa einer speisenden Einschaltspannung UE zwischen zwei Klemmen K1 und K2 entspricht. Während des Betriebs des Relais soll dessen Betriebsspannung auf eine Haltespannung UH reduziert werden.
• Dazu ist die Relaiswicklung RW mit einem Ende unmittelbar an die Klemme K2 angeschlossen, während das andere Ende der Relaiswicklung RW über einen Längsregler LR (strichpunktiert angedeutet) mit der Klemme K1 verbunden ist.
• Der Längsregler LR ist als abhängig von einem Steuerstrom in seinem Widerstand veränderbare Widerstand anzusehen.
• Im Ausführungsbeispiel ist der Längsregler LR zur Veranschaulichung des Prinzips als ein einzelner npn-Leistungstransistor dargestellt.
• Die Senkung der Einschaltspannung UE' an der Relaiswicklung RW auf die Haltespannung UH erfolgt dadurch, daß der Längsregler LR über ein entsprechend sinkende Steuersignal an der Basis des Transistors vom niederohmigen in den hochohmigen Zustand gesteuert wird. Bei Verwendung eines transistorisierten Längsreglers TR ist damit allerdings wie o. a. stets eine minimale Spannungsdifferenz zwischen der Einschaltspannung UE' an den Klemmen K1 und K2 und der Einschaltspannung UE an der Relaiswicklung RW in Höhe von etwa 2 Volt vorhanden.
• Das Steuersignal für den Längsregler LR wird durch die im folgenden beschriebene Schaltung gewonnen.
• Am Verbindungspunkt von Längsregler LR und Relaiswicklung RW ist ein erster ohmscher Widerstand R1 vorgesehen, dem in Reihe ein zweiter ohmscher Widerstand R2 nachgeschaltet ist, der wiederum an die Klemme K2 führt. Parallel zum zweiten Widerstand R2 ist ein Kondensator C geschaltet. Der Verbindungspunkt von erstem Widerstand R1 und zweitem Widerstand R2 führt an den invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers D, dessen nicht invertierendem Eingang eine Referenzspannung UR zugeleitet wird. Die Größe der Referenzspannung ergibt sich als: UR = UH (R2/(R1+R2)).
• Beim Einschalten des Relais ist der Kondensator C zunächst entladen und stellt damit einen sehr niedrigen Widerstand dar. Am Verbindungspunkt des ersten Widerstandes R1 und des zweiten Widerstandes R2 (dem der Kondensator C parallelgeschaltet ist) liegt damit eine gegenüber der Referenzspannung UR sehr geringe Vergleichsspannung V vor. Dadurch wird vom Differenzverstärker D ein den Längsregler aufsteuerndes Steuersignal bewirkt, wodurch die Relaiswicklung RW mit der Einschaltspannung UEI beaufschlagt wird. Abhängig von der Zeitkonstante aus erstem Widerstand R1 und Kapazität des Kondensators C wird daraufhin der Kondensator C jedoch allmählich bis auf eine Spannung hin aufgeladen, die sich als maximale Vergleichsspannung UVmax = UE' (R2/(R1+R2)) ergibt. Sobald die tatsächliche Vergleichsspannung Uv in ihrem Wert allerdings der Referenzspannung UR entspricht, wird vom Differenzverstärker D das Steuersignal für den Längsregler LR gesperrt. Weil ein völliges Sperren des Längsreglers LR jedoch zur Folge hat, daß die Vergleichsspannung Uv ebenfalls sinkt, so daß dann auf Grund des Überwiegens der Referenzspannung UR wieder ein Steuersignal für den Längsregler LR generiert wird, stellt sich als stabiler Zustand die Haltespannung UH an der Relaiswicklung RW ein.
• Der Längsregler LR und der Differenzverstärker D können als integrierter Spannungsreglerbaustein SR zusammengefaßt sein, wie dies durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist.
• 3 Patentansprüche 1 Figur - Leerseite -

Claims (3)

1. Patentansprüche 1. Schaltung zum Reduzieren einer zum Erregen der Wicklung eines monostabilen Relais vorgegebenen Einschaltspannung auf eine vorgegebene Haltespannung gemäß einem durch ein Zeitglied bestimmten Zeitverlauf, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Relaiswicklung (RW) in Reihe ein steuerbarer Widerstand (LR) vorgeschaltet ist, dessen Steuerstrom einen Bruchteil des durch diesen Widerstand (LR) fließenden Stromes beträgt, daß der Steuerstrom einem Differenzverstärker (D) entnehmbar ist, dessen nicht invertierender Eingang mit einer einen vorgegebenen Bruchteil der Haltespannung ausmachenden Referenzspannung (UR) beaufschlagt ist, und daß durch das Zeitglied (R1, R2, C) dem invertierenden Eingang eine Vergleichsspannung (Uv) zuführbar ist, die mit dem Einschalten entsprechend dem vorgegebenen Zeitverlauf bis zum Wert der Referenzspannung (UR) steigt.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei als Zeitglied ein RC-Glied vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das RC-Glied (R1, R2, C) als Reihenschaltung eines ersten Widerstandes (R1) mit einer Parallelschaltung eines zweiten Widerstandes (R2) und eines Kondensators (C) ausgebildet ist, daß die Reihenschaltung parallel zur Wicklung (RW) des Relais geschaltet ist, wobei der nicht mit dem Kondensator (C) verbundene Anschluß des ersten Widerstandes (R1) an den Verbindungspunkt von steuerbarem Widerstand (LR) und Wicklung (RW) des Relais führt, und daß die Vergleichsspannung (Uv) am Verbindungspunkt von erstem Widerstand (R1) und zweitem Widerstand (R2) abgreifbar ist.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für den regelbaren Widerstand (LR) und den Differenzverstärker (D) ein integrierter Spannungsregler (SR) verwendet ist.