DE3913798A1 - Schaltungsanordnung zum potentialfreien ansteuern eines aktors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum po­ tentialfreien Ansteuern eines Aktors über einen Optokoppler.

Solche Schaltungsanordnungen sind vielfach bekannt. Um im Em­ pfängerkreis einen zum Betätigen des Aktors ausreichenden Strom zu erzeugen, muß der Senderkreis, in der Regel eine lichtemittieren­ de Diode, mit einem gewissen Mindeststrom gespeist werden, z. B. mit 10 mA, der dem Netz zu entnehmen ist.

In einigen Fällen der Fernwirktechnik z. B. über das bestehende Telefonnetz ist der zulässige entnehmbare Strom auf einen Wert begrenzt, der unterhalb von 10 mA, z. B. bei 2 mA liegt. Außerdem ist auf der Netzseite ein hochohmiger Eingang des Optokopplers erwünscht. Dieser ist jedoch im allgemeinen niederohmig.

Ziel der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der oben er­ wähnten Gattung mit hochohmigem Eingang anzugeben, mit der ein sicheres potentialfreies Betätigen des Aktors auch dann möglich ist, wenn der höchstzulässige, dem Netz entnehmbare Strom geringer ist als zur Betätigung des Aktors erforderlich.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß an den Senderkreis des Optokopplers über einen steuerbaren Schalter ein Kondensator an­ geschlossen ist und daß der Kondensator vom Empfängerkreis eines weiteren Optokopplers aufgeladen wird, dessen Senderkreis auf der Verbraucherseite liegt.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbin­ dung mit den Fig. 1 und 2 näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine erste Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zur Be­ tätigung eines auf der Verbraucherseite liegenden Aktors,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Über­ wachung des Schaltzustandes eines auf der Verbraucherseite lie­ genden Schalters.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 hat einen ersten Optokoppler 1 mit einem Senderkreis, der aus einer lichtemittierenden Diode (LED) 2 besteht. Diese ist an zwei Eingangsklemmen 3, 4 ange­ schlossen. Der Optokoppler 1 hat einen Empfängerkreis 5, der eine Fotozellenkette sein kann. Zwischen den Ausgangsanschlüs­ sen des Empfängerkreises 5 liegt ein Kondensator 6, der einsei­ tig mit Massepotential verbunden ist. Der andere Anschluß des Kondensators ist über den Senderkreis eines zweiten Optokopplers 8 mit einem steuerbaren Schalter 14 verbunden. Der Senderkreis des Optokopplers 8 ist z. B. wieder eine LED 9. Der Schalter kann ein Feldeffekttransistor sein. Er ist drainseitig mit der LED 9 verbunden und liegt sourceseitig auf Massepotential. Der Opto­ koppler 8 hat einen Empfängerkreis 10, der durch einen Fototran­ sistor gebildet werden kann. Der Ausgang des Empfängerkreises 10 ist mit dem Eingang eines Aktors 11 mit zwei Ausgangsklemmen 12, 13 verbunden. Die gestrichelte Linie 22 symbolisiert die elektri­ sche Isolation zwischen einem rechts der gestrichelten Linie 22 liegenden Verbraucher und einem links von dieser Linie liegenden Fernwirknetz.

Auf der Verbraucherseite wird über die Klemmen 3, 4 eine Spannung +U an die LED 2 des Optokopplers 1 gelegt. Über den Empfänger­ kreis 5 wird der Kondensator 6 dann mit der eingezeichneten Po­ larität aufgeladen, wenn der FET 14 gesperrt ist. Die LED 9 des Optokopplers 2 sendet dann kein Licht aus. Der Aktor 11 ist nicht eingeschaltet.

Wird der FET 14 durch einen auf dem Fernwirknetz einlaufenden Impuls U _ein leitend gesteuert, so entlädt sich der Kondensator 6 über die LED 9 und den FET 14. Hierbei wird der Empfängerkreis 10 des Optokopplers 8 leitend gesteuert und ein Strom fließt in den Aktor 11. Dieser Aktor kann mindestens einen Leistungs-MOSFET oder eine Verstärkerschaltung mit mindestens einem Leistungs- Transistor oder einem Thyristor enthalten. Enthält der Aktor eine Verstärkerschaltung, so hat er zwei weitere Klemmen, an de­ nen eine Versorgungsspannung V _B angeschlossen ist.

Der Vorteil dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß dem Fernwirknetz zur Betätigung des Aktors 11 nur der zum Leiten­ steuern des FET 14 benötigte Strom entnommen wird. Der Eingang des FET ist hochohmig.

Um sicherzustellen, daß der Kondensator 6 durch den Empfänger­ kreis 5 aufgeladen werden kann, muß zwischen zwei am Eingang des FET 14 einlaufenden Steuerimpulsen U _ein eine Mindestzeit t _p liegen.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 dient zur Überwachung des Schaltzustandes eines auf der Verbraucherseite liegenden Schal­ ters. Bei dieser Schaltungsanordnung wird eine verglichen mit der Schaltung nach Fig. 1 höhere Stromentnahme aus dem Fernwirk­ netz zugelassen.

Die Schaltungsanordnung weist drei Optokoppler 1, 8, 23 mit den LED 2, 9, 24 und den Empfängerkreisen 5, 10, 25 auf. Die LED 2 des Optokopplers 1 ist über einen Widerstand mit einer Klemme 15 verbunden, die netzseitig an einer Spannung +U liegt. Die Klemme 15 ist über einen Widerstand 26 und die LED 24 mit dem Drainan­ schluß eines FET 17 verbunden. Dessen Sourceanschluß liegt an Masse. Der Gateanschluß des FET ist ein hochohmiger Steuerein­ gang. Die LED 2 liegt katodenseitig an Masse.

Zwischen den Anschlüssen des Empfängerkreises 5 des Optokopplers 1 ist wiederum der Kondensator 6 angeordnet. Empfängerkreis 5 und Kondensator 6 liegen auf der Verbraucherseite der Anordnung. Der Kondensator 6 ist einerseits über einen Schalter 18 und ei­ nen Widerstand 19 mit dem Katodenanschluß der LED 9 des Optokop­ plers 8 und anderseits über den Empfängerkreis 25 mit dem Anoden­ schluß der LED 9 verbunden. Der Empfängerkreis 10, ein Fototran­ sistor, ist mit dem Aktor 11 verbunden. Der Aktor sitzt hier auf der Netzseite der Anordnung. Der Eingang des Aktors 11 ist über einen Widerstand 20 mit einer Klemme 21 verbunden, an der eine positive Spannung U anliegt. Der Emitter des Fototransistors 10 liegt an Masse.

Zur Überwachung des Schalters 18 wird am Gateanschluß des FET 17 eine Folge von positiven Impulsen angelegt. In den Impulspausen ist der FET 17 gesperrt und die LED 2 sendet entsprechend dem durch den Widerstand 16 begrenzten niedrigen, aus dem Netz ent­ nehmbaren Strom ein schwaches Lichtsignal aus. Dieses reicht aus, um den Kondensator 6 mit der angegebenen Polarität aufzuladen. Ein positiver Spannungsimpuls steuert den FET 17 leitend, so daß die LED 24 über den Widerstand 26 angesteuert und der Empfänger­ kreis 25 niederohmig wird. Ist der Schalter 18 geöffnet, so kann sich der Kondensator nicht entladen. Ist der Schalter 18 bei ei­ nem positiven Impuls am FET 17 geschlossen, so entlädt sich der Kondensator 6 über den Empfängerkreis 25, die LED 9, den Wider­ stand 19 und den Schalter 18. In den Impulspausen wird eine Ent­ ladung über den jetzt hochohmigen Empfängerkreis 25 verhindert. Der durch die Kondensatorentladung an der LED 9 entstehende kräf­ tige Lichtimpuls steuert den Fototransistor 10 im Rhythmus von U _ein leitend. Der Eingang des Aktors 11 wird damit periodisch auf Masse gelegt. Tritt am Ausgang des Aktors 11 eine der Impuls­ folge U _ein am Eingang des FET 17 inverse Impulsfolge U _aus auf, so wird dies als Signal für "Schalter 18 geschlossen" ausgewer­ tet. Treten keine Ausgangsimpulse U _aus auf, so ist der Schalter 18 geöffnet.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zum potentialfreien Ansteuern eines Aktors (11) über einen Optokoppler, dadurch gekennzeichnet, daß an den Sender­ kreis (9) des Optokopplers (8) über einen steuerbaren Schalter (14) ein Kondensator (6) angeschlossen ist und daß der Kondensa­ tor vom Empfängerkreis (5) eines weiteren Optokopplers (1) aufge­ laden wird, dessen Senderkreis (2) auf der Verbraucherseite liegt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuer­ bare Schalter (14) ein Feldeffekttransistor ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (11) mindestens ein Halbleiterbauelement enthält.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (11) eine signalerzeugende Einrichtung ist.

5. Schaltungsanordnung zum potentialfreuen Ansteuern eines Aktors­ (11) über einen Optokoppler (8), dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (11) und der Senderkreis (10) des Optokopplers (8) auf der Netzseite liegt, daß ein weiterer Optokoppler (1) vorgesehen ist, dessen Senderkreis (2) netzseitig angeordnet ist und über den Sender­ kreis (24) eines dritten Optokopplers (23) von einem steuerbaren Schalter (17) gesteuert wird, daß an den Empfängerkreis (5) des weiteren Optokopplers (1) ein Kondensator (6) angeschlossen ist, und daß der Kondensator über den Empfängerkreis (25) des dritten Optokopplers (23) und über einen Schalter (18) mit dem Sender­ kreis (9) des Optokopplers (8) verbunden ist.