DE3634667A1 - Schaltanlagen-reihenklemme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanlagen- Reihenklemme mit mindestens zwei Anschluß­ körpern für eine ankommende und eine abgehende Phasenleitung, die über ein Stromflußindikator­ element elektrisch miteinander verbunden sind.

Klemmen dieses Typs sind aus der DE-PS 29 40 187 bekannt. Sie besitzen eine dem lndikatorelement parallel geschaltete Spannungsanzeige, die bei Stromfluß den Spannungsabfall an dem Indikator­ element anzeigt. Als Stromflußindikatorelement werden in der Praxis Sperrdiodenkombinationen eingesetzt, die jedoch nur für geringe Ströme von wenigen Milliampere verwendbar sind.

Gemäß der DE-OS 33 02 144 sind deshalb Stromfluß- Indikatorklemmen vorgeschlagen worden, die Anschlußkörper mit zwei galvanisch voneinander getrennten Durchgangsleitern aufweisen, wobei die Durchgangsleiter elektromagnetisch miteinander gekoppelt sind, z.B. bei Wechselströmen über einen Stromwandler und bei Gleichströmen über ein Reed-Relais. Solche Stromfluß-Indikatorklemmen sind für wesentlich größere Ströme einsetzbar, z.B. von 5 bis 30 A, und haben den Vorteil, einen potentialfreien Ausgang aufweisen zu können. Sie eignen sich aber weniger für kleinere mA-Ströme und haben den Nachteil, daß zur Stromflußüber­ wachung von Wechselströmen und Gleichströmen unterschiedliche Bauformen erforderlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltanlagen- Reihenklemme zur Stromflußüberwachung zu schaffen, die ohne Änderung ihrer Bauform sowohl im mA-Bereich als auch im Bereich bis zu einigen Ampere einsetzbar ist, und zwar generell für Wechselstrom und für Gleichstrom und die zudem den Vorteil eines potentialfreien Ausgangs aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Stromflußindikatorelement zwischen den Anschlußkörpern für eine ankommende und abgehende Phasenleitung der Kollektor-Emitter-Widerstand eines Transistors geschaltet ist, dessen Basis über einen Basisvorwiderstand mit einem der Anschlußkörper verbunden ist, wobei dem Kollektor- Emitter-Widerstand die Eingangsseite eines Opto­ kopplers parallel geschaltet ist, auf dessen Steuer­ seite im Ausgangskreis Bauelemente zur optischen Spannungsanzeige und/oder zur Schaltung des Ausgangskreises angeordnet sind. Dabei ist gemäß einer besonders vorteilhaften und bevor­ zugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Anschlußkörper für die ankommende und die abgehende Phasenleitung über einen Brückengleich­ richter mit dem Eingangskreis zu verbinden.

Die erfindungsgemäße Schaltanlagen-Reihenklemme arbeitet im Eingangskreis mit dem Kollektor- Emitter-Widerstand eines Transistors, der über seine Basisspannung in Abhängigkeit von dem im Eingangskreis jeweils fließenden Phasenstrom geregelt ist. Hierdurch wird erreicht, daß unabhängig von der jeweiligen Größe des Phasen­ stroms der Spannungsabfall an der Kollektor- Emitter-Strecke des Transistors im wesentlichen konstant bleibt. Somit fließt auch auf der Ein­ gangsseite des nach der Erfindung der Kollektor- Emitter-Strecke parallel geschalteten Optokopplers stets ein definierter und begrenzter Strom, der von der jeweiligen Größe des Phasenstroms weit­ gehend unabhängig ist.

Im Ergebnis ist daher gewährleistet, daß die auf der Eingangsseite des Optokopplers vorhandene Leuchtdiode nicht überlastet werden kann, zumal selbst dann nicht, wenn im Eingangskreis der Phasenstrom von wenigen Milliampere bis mehreren Ampere ansteigt. Dementsprechend ist die er­ findungsgemäße Schaltanlagen-Reihenklemme für einen großen Bereich von z.B. wenigen mA bis einigen Ampere einsetzbar.

Die erfindungsgemäße Schaltanlagen-Reihenklemme hat den weiteren Vorteil, daß sie generell zur Stromflußüberwachung von Gleich- und Wechsel­ strömen verwendbar ist, und sie erfordert für den Anwender in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Brückengleichrichter im Eingangskreis noch nicht einmal die Sorgfalt eines polaritätsrichtigen Anschlusses von Gleichstrom.

Zudem ist von Vorteil, daß durch die Verwendung eines Optokopplers ein sehr hoher Isolations­ widerstand zwischen dem Eingangskreis und dem Ausgangskreis der Schaltanlagen-Reihenklemme gegeben ist, so daß die Eingangs- und Ausgangs­ kreise ein hohes Potential gegeneinander führen können. Somit eignet sich die erfindungsgemäße Schaltanlagen-Reihenklemme auch besonders zur Direktansteuerung von Logikschaltungen und Relaisschaltungen verschiedener Spannungspegel.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltan­ lagen -Reihenklemme sieht vor, daß diese Anschlußkörper für mehr als eine ankommende und abgehende Phasenleitung besitzt, wobei für jede Phasenleitung ein geregelter Eingangskreis mit einem Optokoppler vorgesehen ist und die Steuer­ seiten aller Optokoppler zur jeweiligen Schaltung eines gemeinsamen Ausgangskreises miteinander verknüpft sind.

Es erscheint vorteilhaft, für die Standardversion einer solchen Klemme eine Ausführungsform mit zwei Eingangskreisen zur Stromflußüberwachung von zwei Phasen zu wählen, wobei auf der Steuer­ seite der Optokoppler für jede Phase gesondert der Stromfluß mittels eines optischen Spannungs­ anzeigers erkennbar gemacht wird und bei einer Stromunterbrechung nur in einem der beiden Ein­ gangskreise im gemeinsamen Ausgangskreis ein Signal erzeugt wird.

Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltanlagen-Reihenklemme sieht vor, daß die Anschlußkörper für die ankommende und abgehende Phasenleitung in einer Phasenklemme angeordnet sind und daß alle Bauelemente zur Stromflußüberwachung in einem Bauelemente-Steckergehäuse angeordnet sind, das mittels Steckkontakte auf die Basisklemme aufsteckbar ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Basisklemme mit einem Bauelemente­ stecker zur Stromflußüberwachung,

Fig. 2 in schematischer Darstellung das Schaltbild der Schaltanlagen- Reihenklemme nach Fig. 1.

Dargestellt ist in Fig. 1 ein Bauelementestecker 10, der mittels seiner jeweils zweipoligen Steck­ kontakte 11 mit einer Basisklemme 12 elektrisch und mechanisch verbindbar ist. Die Basisklemme 12 und der Bauelementestecker 10 bilden im zusammen­ gesteckten Zustand die erfindungsgemäße Schalt­ anlagen-Reihenklemme. Diese Unterteilung der Schaltanlagen-Reihenklemme in eine Basisklemme, die alle Anschlußkörper für die Verdrahtung auf­ weist, und einen Bauelementestecker, der die Elektronik-Bauelemente aufnimmt und gewissermaßen die Funktionsebene der Reihenklemme darstellt, bietet insbesondere Vorteile hinsichtlich einer übersichtlichen Verdrahtung und eines einfachen Auswechselns defekter Bauelemente, ohne in die Verdrahtung eingreifen zu müssen.

Die erfindungsgemäße Basisklemme besitzt auf jeder Seite 4 Anschlußkörper, von denen jeweils die Leitereinführungsöffnung 13 und die Betätigungsöffnung 14 zum Betätigen der Leiter­ klemmung erkennbar ist. Die Anschlußkörper auf der dem Betrachter zugewandten Seite sind zum Anschließen jeweils einer ankommenden und einer abgehenden Phasenleitung eines ersten Eingangs­ kreises L ₁ und eines zweiten Eingangskreises L ₂ bestimmt. Die Anschlußkörper auf der dem Betrachter abgewandten Seite sind einem beiden Eingangskreisen gemeinsamen Ausgangskreis zugeordnet und dienen zum Anschluß einer Versorgungsspannung und zum Abnehmen eines Ausgangssignals. Die Anschluß­ körper für die Eingangskreise und die Anschluß­ körper für den Ausgangskreis sind im Inneren der dargestellten Klemme jeweils mit einem Pol der Steckkontakte 11 des Bauelementesteckers 10 elektrisch verbunden. In dem Bauelementestecker 10 sind Bauelemente entsprechend dem in Fig. 2 schematisch dargestellten Schaltbild angeordnet, die zur Überwachung des Stromflusses in beiden genannten Eingangskreisen L ₁ und L ₂ dienen. Da bei dem Schaltungsaufbau nach Fig. 2 für den Ausgangskreis im Prinzip nur 3 Anschlußkörper vorhanden sein müssen (+ und - sowie für den Signalausgang A) ergibt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorteil, daß zwei An­ schlußkörper für das Ausgangssignal zur Verfügung stehen.

Fig. 2 zeigt, daß die Anschlußkörper bzw. die Anschlüsse der beiden Eingangskreise L ₁ und L ₂ über einen Brückengleichrichter BG und ein sog. Stromflußindikatorelement elektrisch miteinander verbunden sind. Das Indikatorelement ist erfindungs­ gemäß durch den Kollektor-Emitter-Widerstand eines Eingangstransistors T gegeben, dessen Basis über den Basisvorwiderstand R _B gemeinsam mit dem Kollektor an dem positiven Ausgang des Brückengleichrichters anliegt.

Ein solcher Eingangskreis ist selbstregelnd. Erhöht sich z.B. der Laststrom im Eingangskreis, dann erhöht sich auch die Spannung über die Kollektor-Emitter-Strecke des Eingangstransistors. Die höhere Spannung liegt auch am Basisvorwider­ stand R _B an, und es fließt ein höherer Basis­ strom, der den Eingangstransistor aufsteuert, so daß die Kollektor-Emitter-Spannung wieder sinkt. Im Ergebnis bleibt deshalb unabhängig von der jeweiligen Größe des Laststroms der Spannungsab­ fall an der Kollektor-Emitter-Strecke des Eingangs­ transistors T im wesentlichen konstant.

Wird nun nach dem Vorschlag der Erfindung der Kollektor-Emitter-Strecke des Eingangstransistors T die Eingangsseite eines Optokopplers K parallel ge­ schaltet, dann ist gewährleistet, daß die auf der Eingangsseite des Optokopplers vorhandene und mit dem Vorwiderstand R _v abgesicherte Leuchtdiode selbst dann nicht überlastet werden kann, wenn die erfindungsgemäße Schaltanlagen-Reihenklemme zur Stromflußüberwachung im breiten Anwendungs­ bereich von wenigen Milliampere bis mehreren Ampere eingesetzt wird. Dabei kann die Klemme sowohl zur Überwachung von Wechselstrom als auch von Gleichstrom verwendet werden, und mit dem vorgeschlagenen Brückengleichrichter BG ist es auch unerheblich, mit welcher Polarisierung der zu überwachenden Gleichstrom an den Anschluß­ körpern 13 der Schaltanlagen-Reihenklemme ange­ schlossen wird.

Die Optokoppler K trennen die Eingangskreise L ₁ und L ₂ galvanisch von dem bei diesem Ausführungs­ beispiel gewählten gemeinsamen Ausgangskreis. Den im Ausgangskreis liegenden Steuerseiten der Optokoppler sind je ein Kondensator C ₁ bzw. C ₂ zur Anpassung parallel geschaltet. Solange in beiden überwachten Eingangskreisen ein Strom fließt, sind die Optokoppler K durchgesteuert und im Ausgangskreis findet ein Stromfluß über R _1, K und LED ₁ bzw. über R _2, K und LED ₂ statt. Beide LED-Spannungsanzeigen signalisieren den Stromfluß in den zugeordneten Eingangskreisen und sind auf der Oberseite des in Fig. 1 dargestellten Bau­ elementesteckers 10 ablesbar. Im durchgesteuerten Zustand des Optokopplers ist die jeweils zwischen diesem und den Widerständen R ₁ bzw. R ₂ abge­ griffene Spannung gering. Diese Spannung reicht nicht aus, um über die Sperrdioden D ₁ bzw. D ₂ den nachgeschalteten npn-Transistor T ₃ durchzu­ steuern, d.h. am Punkt P liegt eine hohe Betriebs­ spannung, so daß auch der pnp-Transistor T ₄ nicht durchsteuern kann.

Wird jedoch in einem der Eingangskreise der Stromfluß unterbrochen, z.B. im Eingangskreis L _1, dann erlischt die zugeordnete LED ₁-Spannungs­ anzeige und es erfolgt im Ausgangskreis ein Stromfluß über R_1, D ₁ und T ₃ wird durchgesteuert, so daß am Punkt P jetzt nur noch eine geringe Spannung anliegt. Dementsprechend kann nunmehr der pnp-Transistor T ₄ über LED _A und R ₃ durch­ steuern und am Ausgang A liegt ein Signal an.

Der Ausfall des Stromflusses in einem der beiden Eingangskreise bzw. das Vorhandensein eines Aus­ gangspotentials ist an der LED _A -Spannungsanzeige auf der Oberseite des in Fig. 1 dargestellten Bauelementesteckers 10 ablesbar. Mit dem Aus­ gangssignal können wahlweise z.B. akustische Melder oder z.B. auch Rechner mit entsprechenden Folgesteuerungen betätigt werden.

Claims (4)

1. Schaltanlagen-Reihenklemme

• - mit mindestens zwei Anschlußkörpern für eine ankommende und eine abgehende Phasen­ leitung
• - die über ein Stromflußindikatorelement elektrisch miteinander verbunden sind (Eingangskreis), dadurch gekennzeichnet,
• - daß als Indikatorelement der Kollektor- Emitter-Widerstand eines Transistors (T) vorgesehen ist,
• - dessen Basis über einen Basisvorwiderstand (R _B ) mit einem der Anschlußkörper verbunden ist,
• - und daß dem Kollektor-Emitter-Widerstand die Eingangsseite eines Optokopplers (K) parallel geschaltet ist,
• - auf dessen Steuerseite im Ausgangskreis Bauelemente zur optischen Spannungsanzeige (LED _1, LED ₂) und/oder zur Schaltung des Ausgangskreises angeordnet sind.

2. Schaltanlagen-Reihenklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkörper für die ankommende und abgehende Phasenleitung über einen Brücken­ gleichrichter (BG) mit dem Eingangskreis verbunden sind.

3. Schaltanlagen-Reihenklemme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußkörper für mehr als eine ankommende und abgehende Phasenleitung (L _1, L ₂) vorgesehen sind,
wobei für jede Phasenleitung ein geregelter Eingangskreis mit einem Optokoppler (K) vor­ gesehen ist, und die Steuerseiten aller Optokoppler zur jeweiligen Schaltung eines gemeinsamen Ausgangskreises miteinander verknüpft sind.

4. Schaltanlagen-Reihenklemme nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkörper für die ankommende und abgehende Phasenleitung in einer Basis­ klemme (12) angeordnet sind und daß die Bauelemente zur Stromflußüber­ wachung in einem Bauelemente-Steckergehäuse (10) angeordnet sind, das mittels Steckkontakte (11) auf die Basisklemme aufsteckbar ist.