DE3907880A1 - Schaltungsanordnung zum ausgeben von binaeren signalen - Google Patents

Description

In der DE-PS 22 13 921 ist ein elektronisches Schaltersystem beschrieben, dessen Schalter jeweils aus einem Transistor be­ stehen, in dessen Kollektor- oder Emitterkreis eine Last ge­ schaltet sein kann. Im Falle eines Kurzschlusses im Lastkreis wird der Schalttransistor abgeschaltet. Eine Spannungsüber­ höhung bei Abschalten einer induktiven Last wird mittels einer Löschdiode verhindert. Da die Last, z. B. ein Relais oder eine Glühlampe, im allgemeinen außerhalb der Baugruppe angeordnet ist und aus Kostengründen der Laststrom und die Versorgungs­ spannung der Treiber der Schalttransistoren derselben Span­ nungsquelle entnommen werden, ist der eine Pol der Spannungs­ quelle sowohl über eine Lastleitung mit der Last als auch über eine Versorgungsleitung mit den Treibern und der Löschdiode verbunden. Im Falle eines Bruchs der Versorgungsleitung fließt daher der Versorgungsstrom der Treiber über die Last. Dies kann zu Fehlern führen, z. B. dazu, daß ein Relais nicht abfällt oder sogar unerwünscht anzieht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Schaltungsanordnung so auszugestalten, daß im Falle eines Bruchs der Versorgungslei­ tung der Strom im Lastkreis so klein bleibt, daß keine uner­ wünschte Funktion ausgelöst wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Anhand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie deren Ausgestaltungen und Vorteile näher beschrieben und erläu­ tert.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels.

In Fig. 2 ist das Schaltbild einer im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 einsetzbaren Spannungsüberwachungsschaltung dargestellt.

Mit LR 1 ... LRn sind Wicklungen von Relais bezeichnet, die in Abhängigkeit von Eingängen E 1 ... En zugeführten Steuersignalen geschaltet werden. Als Schalter dienen Transistoren TS 1 ... TSn, denen Treiber TR 1 ... TRn vorgeschaltet sind. Selbstver­ ständlich können auch andere Bauelemente, z. B. Anzeigeleuch­ ten, Lastwiderstände der Schalter, sein. Unabhängig von der jeweiligen Art des Lastwiderstandes ist die Schaltung zweck­ mäßig für induktive Lasten vorbereitet, indem in die Kollektor­ kreise der Transistoren TS 1 ... TSn und parallel zu den Last­ widerständen LR 1 ... LRn Löschdiodenanordnungen LD 1 ... LDn geschaltet sind, die jeweils aus einer Diode und einer Zener­ diode bestehen. Die Treiber TR 1 ... TRn, die Transistoren TS 1 ... TSn und die Löschdiodenanordnungen LD 1 ... LDn sowie die weiteren, noch nicht beschriebenen Bauelemente sind zu einer Baugruppe zusammengefaßt, die über Versorgungsleitungen VL 1, VL 2 an eine Spannungsquelle SPQ angeschlossen ist. Die Last­ widerstände LR 1 ... LRn sind an Ausgänge A 1 ... An angeschlos­ sen und außerhalb der Baugruppe angeordnet. Sie sind daher zweckmäßig über eine Lastleitung LL mit der Spannungsquelle SPQ verbunden und nicht über die Versorgungsleitung VL 2. Dadurch besteht die Gefahr, daß im Falle eines Bruchs der Versorgungs­ leitung VL 2 an der mit BR bezeichneten Stelle der Versorgungs­ strom der Treiber TR 1 ... TRn über die Löschdiodenanordnungen LD 1 ... LDn und die Lastwiderstände LR 1 ... LRn fließt.

Im allgemeinen wird sich der Gesamtversorgungsstrom nicht gleichmäßig auf die Lastwiderstände verteilen, sondern er wird sich auf wenige konzentrieren, so daß in diesen Funktionen aus­ gelöst werden können, z. B. kann ein Relais anziehen oder zu­ mindest nicht abfallen. Im Extremfall, z. B. wenn nur ein Last­ widerstand angeschlossen ist, fließen die Versorgungsströme aller Treiber durch diesen einzigen Lastwiderstand. Um derartige Fehlfunktionen der Schaltung im Falle eines Leitungsbruchs zu verhindern, ist eine Spannungsüberwachungsschaltung SU vorge­ sehen, welche Schalter SH 1 ... SHn, die in die Versorgungsstrom­ leitung der Treiber TR 1 ... TRn geschaltet sind, betätigt. Im Falle eines Bruchs der Versorgungsleitung VL 2 sinkt nämlich die Versorgungsspannung der Treiber TR 1 ... TRn um die an den Last­ widerständen und vor allem um die an den Löschdiodenanordnungen abfallende Spannung. Beträgt z. B. die Ausgangsspannung der Spannungsquelle SPQ 30 V, arbeiten die Löschdiodenanordnungen mit 15 V und fällt an den Lastwiderständen im Fehlerfall eine Spannung von 5 V ab, so sinkt die Versorgungsspannung der Treiber von 30 V auf 10 V. Diesen Spannungsabfall stellt die Überwachungsschaltung SU fest und öffnet die Schalter SH 1 ... SHn, so daß die Ströme durch die Treiber unterbrochen werden und durch die Lastwiderstände nur noch der Versorgungsstrom für die Überwachungsschaltung fließt. Diese kann aber so aufgebaut werden, daß sie einen Strom aufnimmt, der im Vergleich zum Versorgungsstrom der Treiber sehr klein ist und keine Funktion in den Lastwiderständen auslöst. Eine Fehlfunktion der Schal­ tung im Falle eines Bruchs der Vesorgungsleitung VL 2 ist damit sicher verhindert.

Für das Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß nur eine Über­ wachungsschaltung SU vorhanden ist, welche alle Schalter SH 1 ... SHn betätigt. Statt dessen kann jedem Treiber eine geson­ derte Überwachungsschaltung zugeordnet sein, welche den zugehö­ rigen Schalter ansteuert. Die Erfindung ist mit besonderem Vor­ teil in Baugruppen mit einer Vielzahl von Schaltern und Trei­ bern einsetzbar. Sie kann aber auch für einen einzelnen Schal­ ter mit einem einzigen Treiber verwendet werden.

In Fig. 2 ist mit TS einer der Schalttransistoren TS 1 ... TSn der Schaltung nach Fig. 1 und mit TR einer der Treiber TR 1 ... TRn bezeichnet. Mit einem Schalter SH, der einem der Schal­ ter SH 1 ... SHn nach Fig. 1 entspricht, kann der Treiberstrom geschaltet werden. Alle übrigen Bauelemente der Schaltung nach Fig. 2 gehören einer Spannungsüberwachungsschaltung an, die in Fig. 1 mit SU bezeichnet ist. Zentraler Teil ist ein Opera­ tionsverstärker OP, dessen nichtinvertierendem Eingang eine Spannung zugeführt ist, die mittels eines Widerstands-Netzwer­ kes R 1, R 2, R 3 von der Versorgungsspannung des Treibers TR abgeleitet ist. Diese Spannung vergleicht der Operationsver­ stärker OP mit einer Spannung an einer Zenerdiode ZD. Seine Ausgangsspannung ist über den Widerstand R 3 auf den nichtinver­ tierenden Eingang rückgeführt, so daß er Kippverhalten aufweist und seine Ausgangsspannung etwa gleich der Versorgungsspannung ist. Im Normalbetrieb ist die Differenz der Eingangsspannungen positiv, so daß seine Ausgangsspannung etwa der positiven Ver­ sorgungsspannung ist, die, geteilt mit einem Spannungsteiler R 4, R 5 der Basis des Transistorschalters SH zugeführt ist und diesen in den leitenden Zustand steuert. Der Treiber TR kann daher den Transistor TS durchsteuern. Sinkt die Versorgungs­ spannung des Treibers TR unter einen mit den Widerständen R 1, R 2, R 3 und der Zenerspannung der Zenerdiode ZD vorgegebenen Wert, bei dem die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP die am invertierenden Eingang unter­ schreitet, wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers OP etwa gleich der negativen Versorgungsspannung bzw. gleich dem Massepotential, so daß der Transistorschalter und damit der Versorgungsstrom des Treibers TR gesperrt wird.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung mit einer Reihenschaltung aus einem Lastwiderstand (LR 1 ... LRn) und einem Schalter (TS 1 ... TSn), die an eine Spannungsquelle (SPQ) angeschlossen ist, wobei der Lastwiderstand (LR 1 ... LRn) über eine Laststromleitung (LL) mit dem einen Pol der Spannungsquelle (SPQ) verbunden ist, mit einer Löschdiodenanordnung (LD 1 ... LDn), die dem Lastwider­ stand parallelgeschaltet ist und mit einem Treiber (TR 1 ... TRn), der über Versorgungsleitungen (VL 1, VL 2) an die Spannungs­ quelle (SPQ) angeschlossen ist, gekennzeichnet durch eine Spannungsüberwachungsschaltung (SU), welche die Versorgungsspannung des Treibers (TR 1 ... TRn) Oberwacht, deren Stromaufnahme wesentlich kleiner als die des Treibers ist und die den Treiber abschaltet, wenn dessen Versorgungsspannung unter einen vorgegebenen Betrag absinkt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Vielzahl von Schaltern (TS 1 ... TSn) mit vorgeschalteten Treibern (TR 1 ... TRn) vor­ handen ist und daß in der Versorgungsleitung eines jeden Trei­ bers ein Schalter (SH 1 ... SHn) liegt, der von einer die Ver­ sorgungsspannung des zugehörigen Treibers überwachende Über­ wachungsschaltung gesteuert ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Vielzahl von Schaltern (TS 1 ... TSn) mit vorgeschalteten Treibern (TR 1 ... TRn) vor­ handen ist und daß in den Versorgungsleitungen der Treiber (TR 1 ... TRn) Schalter (SH 1 ... SHn) liegen, die von einer gemein­ samen Spannungsüberwachungsschaltung (SU) gesteuert sind.