DE4104184A1 - Verfahren zur detektion eines laststromes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion ei­ nes in einem Laststromkreis fließenden Laststromes, wo­ bei der Laststromkreis eine Last und eine Schmelzsi­ cherung aufweist, sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Es ist bekannt, bei hohen Lastströmen, insbesondere größer als 5 A einen Shuntwiderstand als Strommeßmittel einzusetzen. Ein solcher Shuntwiderstand hat jedoch den wesentlichen Nachteil, daß er im Laststromkreis eine zusätzliche Verlustleistung erzeugt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein ein­ faches Verfahren zur Detektion eines in einem Last­ stromkreis fließenden Laststromes anzugeben sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses erfindungs­ gemäßen Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Das Wesen der Erfindung besteht demnach darin, das an der Schmelzsicherung anliegende Spannungspotential zu detektieren, indem es einem Verstärker zugeführt wird, um anschließend dieses verstärkte Signal auswerten zu können. Da der Verstärker einen hohen Eingangswider­ stand aufzuweisen hat, entsteht nahezu keine zusätzli­ che Verlustleistung. Der Wert der Ausgangsspannung des Verstärkers ist proportional zu dem an der Schmelzsi­ cherung anliegenden Spannungspotential, dessen Höhe von dem im Laststromkreis fließenden Laststrom abhängt. So­ mit kann in der Auswerteeinheit nach verschiedenen Kri­ terien eine Laststromauswertung vorgenommen werden, de­ ren Ergebnis mit einer Anzeigeeinheit zur Anzeige ge­ bracht werden kann. Insbesondere kann der Auswerteein­ heit auch eine weitere Auswerteeinheit nachgeschaltet werden.

So kann vorzugsweise von der Auswerteeinheit eine Strommessung durchgeführt werden, dessen Ergebnis in einer Stromanzeigeeinheit angezeigt wird.

Ferner werden bei einer anderen Ausführungsform der Er­ findung das Ausgangssignal des Verstärkers als auch eine einstellbare Spannungsschwelle der Auswerteeinheit zugeführt, die diese beiden Spannungswerte miteinander vergleicht, wobei diese Spannungsschwelle so einge­ stellt wird, daß im Falle einer defekten Schmelzsiche­ rung das Ausgangssignal des Verstärkers diese Span­ nungsschwelle übersteigt und ein Anzeigesignal erzeugt wird. Vorzugsweise kann dieses Anzeigesignal eine opti­ sche Anzeige auslösen.

Der Vorteil besteht darin, daß eine defekte Schmelzsi­ cherung sofort erkennbar wird, wodurch auch die Ser­ vicefreundlichkeit in der breiten Anwendung der Erfin­ dung auf verschiedensten Gebieten der Geräteherstellung verbessert wird.

Durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprü­ che 5 und 6 sind Schaltungsanordnungen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben. Hierbei werden als Verstärker Operationsverstärker eingesetzt, die als invertierende Verstärker beschaltet sind. Vor­ teilhafte Weiterbildung der erfinderischen Schaltungs­ anordnungen sind den Patentansprüchen 7 und 8 zu ent­ nehmen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen darge­ stellt und erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung eines Ausführungs­ beispieles der Erfindung mit einer Meßeinheit als Auswerteeinheit und

Fig. 2 ein Schaltungsdetail des Ausführungsbeispie­ les nach Fig. 1 mit einer Vergleichseinheit als Auswerteeinheit.

In den Figuren sind einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Laststromkreis nach Fig. 1 wird von einer Brücken­ gleichrichterschaltung 1 mit einer Spannung U_G ge­ speist. Dieser Laststromkreis enthält eine Last R_L so­ wie eine Schmelzsicherung S. Die Brückengleichrichter­ schaltung 1 ist an eine Wechselspannungsquelle ange­ schlossen. Eine die Schmelzsicherung S mit dem negati­ ven Pol der Gleichspannungsquelle U_G verbindender Schaltungszweig ist mit einem Bezugszeichen 4 versehen. Dieser Schaltungszweig 4 ist über einen ersten Wider­ stand R₁ mit dem invertierenden Eingang eines Ope­ rationsverstärkers V verbunden. Dieser Operationsver­ stärker V ist als invertierender Verstärker mit einem zweiten Widerstand R₂ und einem einstellbaren Wider­ stand R_p beschaltet, indem die Serienschaltung dieser beiden Widerstände R₂ und R_P den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V mit dessen Ausgang verbin­ det. Weiterhin ist der invertierende Eingang dieses Operationsverstärkers V über zwei antiparallel geschal­ tete Dioden D₁ und D₂ mit dem Bezugspotential der Schaltung verbunden. Diese beiden Dioden D₁ und D₂ stellen Schutzdioden zum Schutze des Operationsver­ stärkers V vor Überspannungen dar. Schließlich ist der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers V auf das Bezugspotential der Schaltung gelegt.

Zur Durchführung einer Strommessung ist dem Operations­ verstärker V eine Meßeinheit 2a nachgeschaltet, die ih­ rerseits eine Stromanzeigeeinheit 3a steuert.

Das Ausgangsignal des Operationsverstärkers V hängt von dessen Verstärkungsfaktor k ab, der mit dem einstellba­ ren Widerstand R_P einstellbar ist. Da das an dem Schal­ tungszweig 4 abgegriffene Spannungspotential von dem Laststrom I_L abhängt, kann die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers V zur Strommessung verwendet wer­ den. Dies wird mit der Meßeinheit 2a nach Durchführung einer Eichung der Ausgangsspannung des Operationsver­ stärkers V durchgeführt. Das Meßergebnis wird in einer Stromanzeigeeinheit 3a zur Anzeige gebracht. Diese Schaltung zur potentialbezogenen Strommessung kann vor­ zugsweise bei solchen Laststromkreisen eingesetzt wer­ den, deren Lastströme einen Wert von mehr als 5 A auf­ weisen.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 stellt der Laststromkreis einen Gleichstromkreis dar. Dabei wird der Operationsverstärker V von einer Gleichspannungs­ quelle U_B versorgt. Die erfindungsgemäße Schaltungsan­ ordnung mit dem Operationsverstärkers V kann auch bei einem Wechselstromkreis Verwendung finden, indem nun der Operationsverstärker V von zwei Gleichspannungs­ quellen versorgt wird, so daß sowohl eine Aussteuerung in positiver Richtung als auch in negativer Richtung erfolgen kann.

In Fig. 2 sind lediglich der Operationsverstärker V mit dem einstellbaren Widerstand R_P sowie dem Operati­ onsverstärker V nachgeschalteten Elemente dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem­ jenigen nach Fig. 1 dadurch, daß die dem Operations­ verstärker V nachgeschaltete Auswerteeinheit als Ver­ gleichseinheit 2b arbeitet, der hierzu zusätzlich zur Ausgangsspannung des Operationsverstärkers V eine ein­ stellbare Spannungsschwelle U_S zugeführt wird. Diese Vergleichseinheit 2b vergleicht die beiden ihr zuge­ führten Spannungen, wobei die einstellbare Spannungs­ schwelle U_S so eingestellt wird, daß im Falle einer de­ fekten Schmelzsicherung S das Ausgangssignal des Opera­ tionsverstärkers V diese Spannungsschwelle U_S über­ steigt. Übersteigt die Ausgangsspannung des Operations­ verstärkers V die eingestellte Spannungsschwelle U_S wird von der Vergleichseinheit 2b ein Anzeigesignal er­ zeugt, das einer Anzeigeeinheit 3b, die im einfachsten Fall eine optische Anzeige umfaßt, zugeführt wird. Diese optische Anzeige 3b läßt nun erkennen, ob eine defekte Schmelzsicherung S vorliegt. Die Schwellenspan­ nung U_S wird mittels eines Potentiometers R_S einge­ stellt.

Mit der Möglichkeit der Kennung von defekten Schmelzsi­ cherungen läßt sich das zuletzt beschriebene Ausfüh­ rungsbeispiel überall dort einsetzen, wo Laststrom­ kreise mit Schmelzsicherungen abgesichert werden, die hohe Lastströme, vorzugsweise größer als 5 A, führen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Detektion eines in einem Laststrom­ kreis fließenden Laststromes, wobei der Laststromkreis eine Last (R_L) und eine Schmelzsicherung (S) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Schmelzsicherung (S) erzeugte Spannungspotential einem Verstärker (V) mit großem Eingangswiderstand zugeführt wird und daß das Ausgangssignal dieses Verstärkers (V) einer Auswerteeinheit (2) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerteeinheit (2) eine Anzeige- bzw. eine weitere Auswerteeinheit (3) nachgeschaltet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (2a) eine Strommessung durch­ führt, dessen Ergebnis einer Stromanzeigeeinheit (3a) zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (2b) das Ausgangssignal des Verstärkers (V) mit einer einstellbaren Spannungs­ schwelle (U_S) vergleicht und daß im Falle einer defek­ ten Schmelzsicherung (S) das Ausgangssignal des Ver­ stärkers (V) diese Spannungsschwelle (U_S) übersteigt und die Auswerteeinheit (2b) ein Anzeigesignal erzeugt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigesignal eine optische Anzeige auslöst.

6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Es ist ein Operationsverstärker (V) vorgesehen,
• b) der invertierende Eingang des Operationsverstär­ kers (V) ist über einen ersten Widerstand (R₁) an den Schaltungszweig (4) angeschlossen, der die Schmelzsicherung (S) mit der den Laststromkreis speisenden Spannungsquelle (U_G) verbindet,
• c) ferner ist der invertierende Eingang des Operati­ onsverstärkers (V) über eine Serienschaltung aus einem zweiten Widerstand (R₂) und einem einstell­ baren Widerstand (R_P) mit dem Ausgang des Operati­ onsverstärkers (V) verbunden,
• d) es ist eine Auswerteeinheit (2a, 2b) vorgesehen, die dem Operationsverstärker (V) nachgeschaltet ist.

7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch die Merk­ male a bis c des Patentanspruches 5 sowie durch das folgende Merkmal:

• e) die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers (V) und eine Schwellenspannung (U_S) wird einer Auswer­ teeinheit (2b) zugeführt, die einen Vergleich die­ ser beiden zugeführten Spannungen durchführt und in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses das An­ zeigesignal erzeugt, das einer Anzeigeeinheit (3b) zugeführt wird.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei antiparallel ge­ schaltete Dioden (D₁, D₂) an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (V) geschaltet sind.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers (V) auf dem Bezugspo­ tential des Laststromkreises liegt.