DE3916051A1

DE3916051A1 - Vorspannschaltung fuer kontrolleuchten 24 volt 1,2 watt, betrieben mit ac 220 volt, 50 hz

Info

Publication number: DE3916051A1
Application number: DE19893916051
Authority: DE
Inventors: Erwin Palige
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1989-10-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorspannschaltung zum Betreiben von 24 Volt/1,2 Watt Kontrolleuchten (Glühlampen), an einer Netzspannung von AC 200 Volt, 50-60 Hz.

Um eine 24 Volt-Glühlampe an 220 Volt Netzspannung zu betreiben, mußte als bisher einfachste Lösung ein Transformator vorgeschaltet werden, der die Netz spannung von 220 Volt auf 24 Volt herabsetzte.

Diese Lösung wird von den meisten, mir bekannten, Geräteherstellern angeboten, ist aber neben des relativ schweren Gewichtes und der großen Bauform sehr kosten trächtig.

Eine andere Möglichkeit bietet das Vorschalten eines RC-Gliedes (Kondensator in Reihe mit einem Widerstand) wie dies die Firma Klöckner-Moeller, die Firma Schlegel in Dürmentingen, Telemecanique und andere bekannte Gerätehersteller neben dem Lampentrafo anzubieten haben.

Letztere Möglichkeit bewährt sich jedoch nicht bei einer Kontrollampenspannung von 24 Volt und darunter, weil sich der Reihenwiderstand, durch die im Stromkreis fließenden 50 mA zu stark aufheizen würde. Deshalb bieten alle mir bekannten Firmen eine Kompromißlösung an, indem sie Kontrollampen einsetzen, die eine höhere Betriebsspannung haben, z. B. 60, 110 oder 130 Volt, um den Strom bei gleicher Leistung zu reduzieren, damit die Wärmeentwicklung des Vorwiderstandes in vertretbaren Grenzen bleibt.

Es sei hier gesagt, daß auf einen Reihenwiderstand in bekannter Schaltung nicht verzichtet werden kann, denn im Einschaltmoment ist der Innenwiderstand des Kondensators für den Bruchteil einer Sekunde so gering, daß ohne Reihenwiderstand die Glühlampe hell aufblitzt und sofort oder zumindest nach mehrmaligem Ein schalten durchbrennt.

Auch muß an dieser Stelle erwähnt werden, daß Kontrollampen mit einer höheren Betriebsspannung eine viel längere und dünnere Glühwendel aufweisen und damit gegen Erschütterungen viel störanfälliger sind. Die meisten Schaltkästen, Schalt schränke und Steuerpulte befinden sich in unmittelbarer Nähe der Maschine oder sind sogar fest mit der Maschine verschraubt, was deutlich werden läßt, daß Kontrollampen, mit langen, dünnen Glühwendeln sehr bald den Erschütterungen erliegen und somit ihre, unter Umständen wichtige Schutz- oder Warnfunktion nicht mehr erfüllen können.

Ein weiterer Nachteil ergibt sich, wenn Kontrollampenbirnen ausgetauscht bzw. erneuert werden müssen. Denn man sollte annehmen können, daß alle Kontroll leuchten die gleiche Lampenspannung haben. Eine Kontrolleuchtenbirne könnte allgemein jeder Laie auswechseln, sofern er nur eine Sorte von Birnen in seinem Kontrollsystem hat. Schwierig und undurchsichtig wird es jedoch, wenn in einer Anlage, die äußerlich gleich aussehenden Kontrolleuchten, verschiedenen Lampen spannungen haben.

Weil nicht erwünscht ist, daß ein Kontroll- oder Warnsystem verschiedene Lampen spannungen hat, war es naheliegend, nach einer Lösung zu suchen, welche keine der bekannten Nachteile aufweist.

Meine Vorspannschaltung arbeitet nach folgendem Prinzip:

Ein Kondensator der Wertigkeit 0,80 uF ist in Reihe zur 24 Volt-Birne geschaltet. Um die Birne im Ein- bzw. Ausschaltmoment vor einer zu hohen Spannungsspitze zu schützen, habe ich einen kleinen Metalloxid-Varistor, mit einer Nennspannung von 28 Volt, parallel zur Glühbirne geschaltet. Nun ist im Ein- und Ausschaltmoment die Birne ausreichend geschützt aber im Betrieb ohne Birne würde der Varistor zu heiß werden und dadurch seine Wertigkeit verändern oder nach längerer Zeit einen Defekt erleiden. Damit dies nicht geschieht, habe ich parallel zu Birne und Varistor einen 6,8 K-Ohm NTC-Widerstand geschaltet. Die Praxis zeigt, daß der tempera turabhängige NTC-Widerstand, nach entnehmen der Glühbirne, durch das Ansteigen der Spannung an Varistor und NTC, an Temperatur zunimmt und dadurch so nieder ohmig wird, daß die Spannung auf ca. 15 Volt an der Lampenfassung absinkt. Der Grund für das Ansprechen des relativ hochohmigen NTC-Widerstandes ist die Tatsache, daß sich zunächst der Metalloxid-Varistor erwärmt und diese Wärme an den NTC-Widerstand abgibt. Der NTC-Widerstand kommt dann in einen Wärme- und Widerstandsbereich in dem er sich selbst weiter erwärmt, bis schließlich der Varistor wieder entlastet ist und die Temperatur des NTC-Widerstandes auf den Varistor als Umgebungstemperatur wirkt.

Das bedeutet, der Varistor wird vor Überlastung geschützt. Da durch den Konden sator der Strom auf 50 mA begrenzt ist und weil der gewählte NTC schon bei relativ geringer Temperatur sehr niederohmig wird, ist die Leistung, die der NTC-Wider stand verarbeiten muß

P = I × U = 0,05 A × 16 V = 0,8 Watt.

Der NTC-Widerstand, der mit dem Kondensator und dem Varistor auf engem Raum verlötet ist, kann noch jederzeit zwischen den Fingern gehalten werden; die Erwärmung ist gering. Wird die Glühbirne mitbetrieben, tritt an der Schaltung so gut wie keine Erwärmung auf.

Im Vergleich zum Reihenwiderstand bekannter Schaltung, der beim Betrieb, mit einer 24 Volt Birne, 1200 Ohm haben müßte, um erfahrungsgemäß die Birne aus reichend vor Einschaltspitzen zu schützen, errechnet sich bei einem Strom von 50 mA, eine Leistung von

P = I ² × R = 3 Watt.

was schon einem kleinen Lötkolben nahekommen würde und daher in der Praxis ausscheidet. Ein kleinerer Reihenwiderstand als 1200 Ohm zeigt im Versuch mit dem Oscilloscope, daß die Glühbirne nicht mehr ausreihend vor Spannungsspitzen geschützt ist; der Varistor ist in seiner Schutzfunktion sogar dem 1200 Ohm- Reihenwiderstand noch überlegen.

So unwahrscheinlich es klingen mag, diese meine Schaltung ist zur Zeit die einzige praxisgerechte Billiglösung. Sie ist klein, leicht an Gewicht und zuverlässig. Im Normalbetrieb tritt keine nennenswerte Erwärmung auf. Für den Einsatz Speicher-Programmierbarer-Steuerungen (SPS-Steuerungen) die immer mehr in den Vordergrund rücken und fast ausschließlich extern mit 24 Volt arbeiten, ist meine Schaltung eine bedeutsame Bereicherung, um SPS-Ausgänge zu sparen. Sie überträgt keine Abschaltspitzen von 220 Volt Magnetspulen auf die Kontrollampe, die parallel dazugeschaltet werden kann. Kontrolleuchten wie Hauptschalter ein, Steuerspannung 220 Volt ein, Ventilspannung 220 Volt ein usw., reihen sich mit gleicher Lampen spannung in das Feld der übrigen Kontrollampen ein.

Fig. 1 Die erfindungsgemäße Schaltung mit den aktuellen Komponenten.

Fig. 2 Einsatzbeispiel: Unterbringung in einem AT-Gehäuse der Schlegel-Geräte.

1 Glühbirne 24 Volt/1,2 Watt
2 Fassung
3 AT-Gehäuse (Schlegel)
4 Platine
5 Kondensator
6 Metalloxid-Varistor
7 NTC-Widerstand
8 Abschlußdeckel
9 Anschlußkontakte 220 Volt ∼

Claims

1. Vorspannschaltung zum Betreiben von 24 Volt/1,2 Watt Glühbirnen an einer Netzspannung von AC 220 Volt, 50-60 Hz.

2. Vorspannschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator mit einer Kapazität von 0,8 bis 1 uF (Fig. 1/1) in Reihe zur 24 Volt/Glühbirne (Fig. 1/2) geschaltet ist.

3. Vorspannschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metalloxid-Varistor mit einer Nennspannung von 20 bis 25 Volt (Fig. 1/3), parallel zur Glühbirne 24 Volt (Fig. 1/2) geschaltet ist.

4. Vorspannschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein NTC-Heißleiterwiderstand 6,8 bis 10 K-Ohm (Fig. 1/4) parallel zu Glühbirne und Varistor geschaltet ist und mit einem wärmeleitenden Material am Varistor anliegt.

5. Daß ein hochohmiger Kohleschichtwiderstand ca. 300 K-Ohm (Fig. 1/5), der zur Kondensatorentladung dient, parallel zum Kondensator geschaltet ist.
(Letzterer ist nur zum Schutz vor Berührung im ausgeschalteten Zustand; er hat keinen Einfluß auf die Funktion der Schaltung und ist deshalb nicht unbedingt erforderlich).

6. Vorspannschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Komponenten der Vorspannschaltung in einem Gehäuse von 5 qcm untergebracht werden können, z. B. in einem AT-Gehäuse der Schlegel-Befehlsgeräte (siehe Fig. 2).

7. Vorspannschaltung nach vorangegangenen Ansprüchen im Besonderen dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung nur als Gesamtkonzeption nach Anspruch 1 bis 4 funktionstüchtig ist und als Solche zum Betreiben von 24 Volt Kontrollampen, an Netzspannung AC 220 Volt, geschützt werden soll.

8. Vorspannschaltung nach oben genannten Ansprüchen, dadurch ge kennzeichnet, daß mit verändertem Wert des Kondensators auch Wechselspannungen bis 380 Volt verarbeitet werden können.