DE4206072A1 - Schaltkreis zum nachweis des durchbrennens einer sicherung - Google Patents
Schaltkreis zum nachweis des durchbrennens einer sicherungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Nachweis- oder Anzeigeschal
tung, die das Durchbrennen einer Sicherung feststellt.
Diese Feststellung geschieht unabhängig vom EIN/AUS-Zustand
eines Schalters in einem Stromkreis, der diesen Schalter
und die Sicherung einschließt und sich zwischen einer
Stromquelle und einem Verbraucher befindet.
Es ist wichtig, über das Durchbrennen einer Sicherung in
einem durch die Sicherung geschützten Stromkreis Bescheid
zu wissen. Aus diesem Grund kann eine Sicherung mit Warn
kontakt benutzt werden, oder es kann über die Sicherung
hinweg ein Schaltkreis vorgesehen sein, der das Durchbren
nen der Sicherung erfaßt.
Ein herkömmlicher Schaltkreis zum Feststellen des Durch
brennens einer Sicherung, offenbart in der japanischen ver
öffentlichten Patentanmeldung 1-1 27 157 von 1989 ist in Fig.
5 dargestellt. Aus der Figur geht hervor, daß extern eine
Gleichstromquelle, hier einfach als Stromquelle 100 be
zeichnet, und ein von der Stromquelle 100 versorgter Ver
braucher 101 vorgesehen ist. Ferner geht aus der Figur eine
Sicherung 102 und ein Nachweisschaltkreis 103 zum Feststel
len des Durchbrennens der Sicherung und des AUS-Zustandes
der externen Stromquelle hervor. Zu dem Nachweisschaltkreis
103 gehört ein Photokoppler 104 zur Abgabe eines Siche
rungsdurchbrennsignals, ein Widerstand 105 zum Einschränken
des Durchlaßstroms einer Leuchtdiode 104A des Photokopplers
104, ein Pull-up-Widerstand 106 zur Inaktivierung des Si
cherungsdurchbrennsignals sowie ein als Schalter wirkender
Transistor 107. Der Verbraucher 101 und die Stromquelle 100
sind außerhalb des durch die gestrichelte Linie angedeute
ten Sicherungsschaltungsaufbaus angeordnet und an den inne
ren Sicherungsaufbau über Verbinder A und B angeschlossen.
Die in Fig. 5 gezeigte Schaltung arbeitet wie folgt: Wenn
die Sicherung 102 in Betrieb ist und Strom durchläßt,
fließt im Nachweisschaltkreis 103 kein Strom, und ein Pho
totransistor 104B des Photokopplers 104 ist nicht einge
schaltet. Aus diesem Grund wird ein FUSEL-Signal, das heißt
ein Sicherungsdurchbrennsignal vom Pull-up-Widerstand 106
auf hohem Niveau gehalten, und das FUSEL-Signal bleibt aus
geschaltet.
Wenn die Sicherung 102 durchbrennt, fließt ein Strom in der
Leuchtdiode 104A des Photokopplers 104 in dem Nachweis
schaltkreis 103 zum Feststellen des Durchbrennens der Si
cherung, wodurch der Phototransistor 104B des Photokopplers
104 durchgeschaltet wird. Infolgedessen geht das FUSEL-Si
gnal auf niedriges Niveau, um das Sicherungsdurchbrennsi
gnal einzuschalten.
Es sei darauf hingewiesen, daß mit diesem Nachweisschalt
kreis 103 das Durchbrennen einer Sicherung nur dann festge
stellt werden kann, wenn die Stromquelle 100 und der Ver
braucher 101 extern verdrahtet sind und der Transistor 107
durchgeschaltet ist. Ist der Transistor 107 nicht einge
schaltet, kann der Zustand der Sicherung nicht überprüft
werden.
Fig. 6 zeigt eine zweite herkömmliche Schaltung zum Nach
weis des Durchbrennens einer Sicherung mit einem Warnkon
takt gemäß der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung
1-1 24 647 von 1989.
Die externe Verdrahtung ist in Fig. 6 ähnlich wie in Fig. 5
gezeigt. Mit dem Pull-up-Widerstand 106 wird das Siche
rungsdurchbrennsignal inaktiviert, und es ist eine Siche
rung 108 mit Warnkontakt vorgesehen.
Die in Fig. 6 gezeigte Schaltung arbeitet wie folgt: Wenn
die Sicherung mit Warnkontakt 108 in Betrieb ist und Strom
durchläßt, ist ein eingebauter Warnkontakt 108A abgeschal
tet und das FUSEL-Signal wird vom Pull-up-Widerstand 106
auf hohem Niveau gehalten. Folglich bleibt das Sicherungs
durchbrennsignal abgeschaltet. Brennt die Sicherung 108
durch, so wird der eingebaute Warnkontakt 108A eingeschal
tet, wodurch das FUSEL-Signal auf niedriges Niveau geht und
das Sicherungsdurchbrennsignal eingeschaltet wird.
Der vorstehend beschriebene, herkömmliche Nachweisschalt
kreis hat den Nachteil, daß er nur dann das Durchbrennen
einer Sicherung feststellt, wenn eine externe Stromquelle
und ein externer Verbraucher mit der Sicherung verbunden
sind und wenn ein als Schalter des Verbrauchers dienender
Transistor durchgeschaltet (geschlossen) ist. Mit anderen
Worten heißt das, wenn der Transistor nicht eingeschaltet
ist, ist auch nicht festzustellen, ob die Sicherung durch
gebrannt ist. Folglich kann es ungewiß sein, ob die AUS-An
zeige des Sicherungsdurchbrennzustands auf die Funktionsfä
higkeit der Sicherung oder das Versagen des Transistors zu
rückzuführen ist.
Außerdem hat ein Nachweisschaltkreis mit einer Sicherung,
die mit Warnkontakt versehen ist, den Nachteil, daß er we
der wirtschaftlich noch von kompaktem Aufbau ist, denn
seine Sicherung und der Sicherungssockel sind teure und
große Bauelemente.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der Nach
teile der bekannten Vorrichtungen einen Nachweisschaltkreis
für das Durchbrennen einer Sicherung zu schaffen, der das
Durchbrennen einer Sicherung unabhängig vom EIN/AUS-Zustand
eines mit der Sicherung in Reihe geschalteten Schalters er
fassen kann.
Bei einem Nachweisschaltkreis gemäß einem ersten Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung ist die primäre Seite eines
isoliert vorgesehenen Signalkopplers mit beiden Enden eines
Schaltkreises parallel geschaltet, der mit einer Strom
quelle und einer Sicherung in Reihe geschaltet ist, so daß
ein Signal, welches das Durchbrennen der Sicherung angibt,
von der sekundären Seite des Signalkopplers unabhängig vom
EIN/AUS-Zustand des Schalters abgegeben wird, wenn die Si
cherung durchbrennt.
Als zweites Ausführungsbeispiel wird ein Nachweisschalt
kreis geschaffen, der zusätzlich zu dem Aufbau gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel einen zweiten Signalkoppler um
faßt, dessen primäre Seite über einen Schutzwiderstand mit
beiden Enden der Stromquelle parallelgeschaltet ist, so daß
von der sekundären Seite ein Signal, welches das Ausschal
ten der Stromquelle angibt, abgegeben werden kann, wenn die
Stromquelle ausgeschaltet ist. Damit kann das Durchbrennen
der Sicherung zuverlässiger festgestellt werden.
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften
Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungs
beispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1A, 1B und 2 verschiedene bevorzugte Ausführungsbei
spiele von Nachweisschaltkreisen für das Durch
brennen einer Sicherung;
Fig. 3 einen Nachweisschaltkreis gemäß einem alternativen
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines
Nachweisschaltkreises gemäß der Erfindung;
Fig. 5 einen bekannten Nachweisschaltkreis für das Durch
brennen einer Sicherung mit einem Photokoppler;
Fig. 6 einen bekannten Nachweisschaltkreis für das Durch
brennen einer Sicherung, bei dem die Sicherung
einen Warnkontakt enthält.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand
von Fig. 1A näher erläutert werden, bei dem die gleichen
Bezugszeichen wie bei den bekannten Anordnungen für gleiche
oder entsprechende Teile benutzt sind.
Fig. 1A zeigt einen Nachweisschaltkreis 109, der das Durch
brennen einer Sicherung anzeigt und einen Photokoppler 111
aufweist, der eine isolierte Verbindung zwischen dem Siche
rungskreis und dem Abgabesignalkreis schafft und ein FUSEL-
Signal ausgibt, welches als Sicherungsdurchbrennsignal
dient. Der Durchlaßstrom einer Leuchtdiode 111A des Photo
kopplers 111 wird durch einen Widerstand 112 eingeschränkt.
Ein Pull-down-Widerstand 113 bestimmt, daß das FUSEL-Signal
niedriges Niveau hat, welches als Sicherungsdurchbrennsi
gnal oder als Feststellsignal für das Ausschalten der ex
ternen Stromquelle dient. Mit einem Photokoppler 114 wird
ein als Schalter wirkender Transistor 107 eingeschaltet,
und ein Widerstand 115 beschränkt den Basisstrom des Tran
sistors 107. Der Photokoppler 114 dient in erster Linie zur
Schaffung einer Isolierung für den Betrieb des die Schalt
funktion ausübenden Transistors 107. Der Nachweisschalt
kreis 109 weist die Bauelemente vom Photokoppler 111 bis
zum Pull-down-Widerstand 113 auf. Die Stromquelle 100 und
der Verbraucher 101 befinden sich außerhalb des Nachweis
schaltkreises und sind mit dem internen Schaltungsaufbau
durch Verbinder A bis C verbunden.
Die in Fig. 1A gezeigte Anordnung arbeitet wie folgt: Die
Stromquelle 100 und der von ihr versorgte Verbraucher 101,
sind außerhalb des mit gestrichelter Linie angedeuteten
Schaltkreises verdrahtet und durch die Verbinder A bis C
angeschlossen. Wenn ein Phototransistor 114B des Photokopp
lers 114 eingeschaltet wird, wird von der Stromquelle 100
Spannung zum Transistor 107 geleitet, das heißt der vom Wi
derstand 115 eingeschränkte Basisstrom fließt in einer Ba
sis 107B des Transistors 107, der eingeschaltet wird, und
die Spannung von der Stromquelle 100 wird dann dem Verbrau
cher 101 aufgedrückt, der auf diese Weise mit Energie ver
sorgt wird. In diesem Zeitpunkt ist die Sicherung 102 in
Betrieb und leitet Strom im Nachweisschaltkreis 109, wenn
die Stromquelle 100 Energie liefert. Der vom Widerstand 112
eingeschränkte Durchlaßstrom fließt also in der Leuchtdiode
111A des Photokopplers 111, was den Phototransistor 111B
des Photokopplers 111 einschaltet, so daß das FUSEL-Signal
als hoch bestimmt und das Sicherungsdurchbrennsignal ausge
schaltet wird.
Wenn die Sicherung 102 durchbrennt, liefert die Stromquelle
100 keinen Strom, und es fließt kein Strom in der Leuchtdi
ode 111A des Photokopplers 111. Der Phototransistor 111B
des Photokopplers 111 wird also abgeschaltet, das FUSEL-Si
gnal vom Pull-down-Widerstand 113 als niedrig bestimmt und
das Sicherungsdurchbrennsignal eingeschaltet.
Wenn die Zufuhr der Stromquelle 100 von außen oder der
Strom abgeschaltet wird, kann in der Leuchtdiode 111A des
Photokopplers 111 ebenfalls kein Strom fließen. Folglich
hat das FUSEL-Signal niedriges Niveau, und das Sicherungs
durchbrennsignal wird eingeschaltet und abgegeben. Wie vor
stehend beschrieben, wird das Sicherungsdurchbrennsignal
dann abgegeben, wenn die Stromquelle 100 abgeschaltet ist,
auch wenn die Sicherung nicht durchgebrannt ist. In diesem
Fall kann deshalb kein Durchbrennen der Sicherung erfaßt
werden. Die Verbindung der Stromquelle mit dem Schaltkreis
des Photokopplers 111 stellt aber sicher, daß bei betriebs
fähigem Zustand der Sicherung, die also Strom leiten kann,
das FUSEL-Signal hohes Niveau hat und das Sicherungsdurch
brennsignal ausgeschaltet ist. Brennt aber die Sicherung
durch, dann kann dieses Durchbrennen festgestellt werden,
und zwar auch wenn der als Schalter wirkende Transistor 107
abgeschaltet oder der Verbraucher 101 nicht angeschlossen
ist.
Ein weiteres Beispiel eines Schaltkreises, der den Transi
stor 107 bzw. Schalter und den Photokoppler 111 unabhängig
mit Strom versorgt, ist in Fig. 1B zu sehen, und zwar mit
einer Abwandlung gemäß Fig. 5. In Fig. 1B sind wieder glei
che Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es
ist eine zweite Stromquelle 100A innerhalb des Nachweis
schaltkreises 103A vorgesehen, aber die Diode an der primä
ren Seite des Photokopplers 104 ist umgekehrt.
Fig. 2 zeigt einen Nachweisschaltkreis zum Feststellen des
Durchbrennens einer Sicherung mit einer zusätzlichen, an
die Stromquelle 100 in Fig. 1 angeschlossenen Schaltung zum
Feststellen des Ausschaltens der externen Stromquelle. Hier
ist in einem Nachweisschaltkreis 110 ein Photokoppler 117
vorgesehen, der ein 24DL-Signal abgibt, welches bei abge
schalteter Stromquelle 100 als Signal für das Abschalten
des Stroms dient. Der Durchlaßstrom einer Leuchtdiode 117A
des Photokopplers 117 wird von einem Widerstand 118 be
grenzt. Und ein Pull-down-Widerstand 119 bestimmt, daß das
die Stromausschaltung wiedergebende 24DL-Signal niedriges
Niveau hat.
Der in Fig. 2 gezeigte Nachweisschaltkreis 110 arbeitet wie
folgt: Grundsätzlich ist die Arbeitsweise so wie für den in
Fig. 1 gezeigten Nachweisschaltkreis 109 beschrieben. Wenn
nämlich die Sicherung 102 Strom durchläßt, ist der Photo
transistor 111B des Photokopplers 111 eingeschaltet, so daß
das FUSEL-Signal als hoch bestimmt und das Sicherungsdurch
brennsignal ausgeschaltet wird. Wenn andererseits die Si
cherung 102 durchgebrannt ist, wird der Phototransistor
111B des Photokopplers 111 abgeschaltet, so daß das FUSEL-
Signal als niedrig bestimmt und das Sicherungsdurchbrennsi
gnal eingeschaltet wird.
Wenn in der Zwischenzeit von der Stromquelle 100 Strom ge
liefert wird, fließt der vom Widerstand 118 beschränkte
Durchlaßstrom in der Leuchtdiode 117A des Photokopplers
117, wodurch der Phototransistor 117B an der sekundären
Seite durchgeschaltet wird. Das hat zur Folge, daß das den
Stromausschaltezustand wiedergebende 24DL-Signal als hoch
definiert wird, und zwar unabhängig davon, ob die Sicherung
102 mit Strom versorgt wird oder durchgebrannt ist. Außer
dem wird das den Stromausschaltezustand wiedergebende Si
gnal abgeschaltet.
Wenn andererseits die Stromquelle 100 keinen Strom liefert,
fließt in den Photokopplern 111 und 117 kein Durchlaßstrom
so daß sowohl das FUSEL-Signal als auch das 24DL-Signal als
niedrig eingestuft und sowohl das Sicherungsdurchbrennsi
gnal als auch das Stromausschaltsignal eingeschaltet wird.
Wenn sowohl das Stromausschaltsignal als auch das Siche
rungsdurchbrennsignal eingeschaltet ist, gilt die Sicherung
102 als durchgebrannt. Ist allerdings das Stromausschaltsi
gnal eingeschaltet, was bedeutet, daß die Stromquelle 100
abgeschaltet ist, dann ist unbekannt, ob die Sicherung 102
durchgebrannt ist oder nicht, wenn das Sicherungsdurch
brennsignal eingeschaltet ist. Im Gegensatz zu dem ersten
Ausführungsbeispiel, bei dem die Sicherung 102 als durchge
brannt bestimmt wird, wenn das Sicherungsdurchbrennsignal
eingeschaltet ist, wobei unbekannt bleibt, ob Strom ein
oder ausgeschaltet ist, ermöglicht es das in Fig. 2 ge
zeigte Ausführungsbeispiel, ein Durchbrennen der Sicherung
mit größerer Zuverlässigkeit festzustellen.
Wenn das als Sicherungsdurchbrennsignal dienende FUSEL-Si
gnal als hoch bestimmt und ausgeschaltet ist und das als
Stromausschaltsignal dienende 24DL-Signal als niedrig be
stimmt und eingeschaltet ist, vermitteln diese beiden Abga
besignale dem Benutzer die Information, daß der interne
Schaltungsaufbau fehlerhaft ist. Außer wenn dies der Fall
ist, kann also keine Anzeige erzeugt werden, die angibt,
daß die Sicherung nicht durchgebrannt ist, wenn die Strom
quelle 100 abgeschaltet ist.
Die das Durchbrennen der Sicherung und das Abschalten des
Stroms wiedergebenden Signale FUSEL bzw. 24DL, die in Fig. 1
und 2 bei niedrigem Niveau aktiv sind, können natürlich
auch bei hohem Niveau aktiv gemacht werden, wenn man Be
grenzungswiderstände 113A und 119A in die Stromzufuhrseite
einfügt. Dann werden die Signale, wie Fig. 3 zeigt, als
FUSEH und 24DH bezeichnet, wobei aber der gleiche Effekt
wie mit den Fig. 1 und 2 gezeigten Nachweisschaltkreisen
erzeugt wird.
Die gleiche Wirkung wie mit den Nachweisschaltkreisen 109
und 110 wird auch erzielt, wenn statt des Senke-Ausgangs
kreises mit einem NPN-Transistor als schaltender Transistor
107 gemäß Fig. 1A und 2B ein Source-Ausgangskreis vorgese
hen wird, der mit einem PNP-Transistor arbeitet.
Ferner liegt auf der Hand, daß der als Schalter in den Aus
gangskreisen gemäß Fig. 1 und 2 vorgesehene Transistor 107
auch durch einen Feldeffekttransistor ersetzt sein kann,
wobei die gleiche Wirkung erzielt wird wie mit den Nach
weisschaltkreisen 109 und 110.
Statt des Gleichstromausgangskreises gemäß Fig. 1A und 2,
bei dem die Stromquelle 101 eine Gleichstromquelle ist und
als Schalter der Transistor 107 sowie die Photokoppler 111
und 117 benutzt sind, kann auch ein Wechselstromausgangs
kreis vorgesehen sein, der mit einem Wechselstrom schalten
den Triac 122 und Wechselstrom eingebenden Photokopplern
123 und 125 versehen ist. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbei
spiel eines solchen Nachweisschaltkreises 110B. Dieser
Nachweisschaltkreis ist an eine Wechselstromquelle 124 an
geschlossen, die als externe Schaltung dient und mit der
die gleiche Wirkung erzeugt wird.
Als Alternative zur Benutzung des Photokopplers 111 bei den
oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann auch ein
Transistor vorgesehen sein, vorausgesetzt er ist isoliert,
das heißt geeignet, Spannungsstöße auszuhalten, die in ei
nem herkömmlichen Transistor fälschlicherweise ein Durch
brennsignal auslösen können. Es könnten auch Relais benutzt
werden, da die Spule gegenüber Spannungsstößen mechanisch
isoliert ist. Das gilt allerdings nur, wenn Größe und Ko
sten keine Rolle spielen. Es ist zum Beispiel darauf hinzu
weisen, daß das gemäß Fig. 4 als Schalter benutzte Triac
122 bei gleichbleibender Wirkung durch ein Relais ersetzt
werden könnte.
Die gesamte Offenbarung jeder der genannten ausländischen
Patentanmeldungen, deren Priorität in der vorliegenden An
meldung beansprucht wurde, soll durch diesen Hinweis hier
eingeschlossen sein.
Claims (11)
1. Schaltkreis zum Nachweis des Durchbrennens einer Si
cherung zum Einbau zwischen einer Stromquelle und einem
Verbraucher, gekennzeichnet durch
- - eine Schalteinrichtung zum Ein- und Ausschalten des Stroms von der Stromquelle (100) zum Verbraucher (101);
- - eine Sicherung (102) zum Schutz des Verbrauchers vor Überstrom;
- - einen Ausgangskreis zur Abgabe eines Sicherungs durchbrennsignals; und
- - eine isolierte Schalteinrichtung mit einer primären Seite und einer sekundären Seite, deren primäre Seite mit einer Reihenschaltung der Stromquelle und der Sicherung parallelgeschaltet ist und deren sekundäre Seite betriebs mäßig mit dem Ausgangskreis so verbunden ist, daß sie beim Durchbrennen der Sicherung unabhängig vom Ein/Aus-Zustand der Schalteinrichtung die Abgabe eines Sicherungsdurch brennsignals veranlaßt.
2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die isolierte Schalteinrichtung einen Photokoppler
(104; 111; 114) aufweist.
3. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die isolierte Schalteinrichtung einen Transistor (107)
aufweist.
4. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mit der primären Seite der isolierten Schalteinrichtung
eine Einrichtung zur Zufuhr von Strom betriebsmäßig verbun
den ist.
5. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zur Stromzufuhr eine zweite Stromquelle
aufweist.
6. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die isolierte Schalteinrichtung eine Schutzwiderstands
einrichtung aufweist.
7. Schaltkreis zum Nachweis des Durchbrennens einer Si
cherung zum Einbau zwischen einer Stromquelle und einem
Verbraucher, mit einer Schalteinrichtung zum Ein- und Aus
schalten der Stromzufuhr von der Stromquelle zum Verbrau
cher und einer Sicherung zum Schutz des Verbrauchers vor
Überstrom, gekennzeichnet durch
- - eine erste, isolierte Signalkopplereinrichtung, de ren primäre Seite mit beiden Enden eines Schaltkreises par allelgeschaltet ist, der eine Reihenschaltung der Strom quelle (100) und Sicherung (102) aufweist, und deren sekun däre Seite gegenüber der ersten Seite isoliert ist, um un abhängig vom Ein/Aus-Zustand der Schalteinrichtung ein Si cherungsdurchbrennsignal abzugeben, wenn die Sicherung durchgebrannt ist, und
- - eine zweite, isolierte Signalkopplereinrichtung, de ren primäre Seite mit beiden Enden der Stromquelle paral lelgeschaltet ist, und deren sekundäre Seite bei abgeschal teter Stromzufuhr ein Stromausschaltsignal abgibt.
8. Schaltkreis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine der beiden isolierten Signalkopplerein
richtungen eine elektronische Schalteinrichtung aufweist.
9. Schaltkreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektronische Schalteinrichtung einen Schutzwider
stand aufweist.
10. Schaltkreis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektronische Schalteinrichtung ferner entweder
einen Photokoppler oder einen Transistor aufweist.
11. Schaltkreis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine der beiden isolierten Signalkopplerein
richtungen eine Relaiseinrichtung aufweist.
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