DE4206072C2 - Schaltkreis zum Nachweis des Durchbrennens einer Sicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nachweis- oder Anzeigeschal­ tung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 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 Gebrauchsmusteranmeldung JP 1-127157 U von 1989 ist in Fig. 5 dargestellt. Aus dieser 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 sind. Ferner gehen aus der Fig. 5 eine Sicherung 102 und ein Nachweisschaltkreis 103 zum Feststel­ len des Durchbrennens der Sicherung 102 und des AUS-Zustandes der externen Stromquelle 100 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 vom Pull-up-Widerstand 106 auf hohem Niveau gehalten, und das Sicherungsdurchbrennsignal 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 102, 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 der Sicherung 102 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 102 nicht überprüft werden.

Fig. 6 zeigt eine zweite herkömmliche Schaltung zum Nach­ weis des Durchbrennens einer Sicherung 108 mit einem Warnkon­ takt gemäß der japanischen veröffentlichten Gebrauchs­ musteranmeldung JP 1-124647 U 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 108 mit Warnkontakt 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 100 und ein externer Verbraucher 101 mit der Sicherung 108 verbunden sind und wenn ein als Schalter des Verbrauchers 101 dienender Transistor 107 durchgeschaltet (geschlossen) ist. Mit anderen Worten heißt das, wenn der Transistor 107 nicht eingeschaltet ist, ist auch nicht festzustellen, ob die Sicherung 108 durch­ gebrannt ist. Folglich kann es ungewiß sein, ob die AUS-An­ zeige des Sicherungsdurchbrennzustands auf die Funktionsfä­ higkeit der Sicherung 108 oder das Versagen des Transistors 107 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 den aus der JP 1-127157 U bekannten Schaltkreis zum Nachweis des Durchbrennens einer Sicherung so weiterzuentwickeln, daß das Durchbrennen einer Sicherung zuverlässig angezeigt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei einem Nachweisschaltkreis gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung ist die primäre Seite eines isoliert vorgesehenen Signalkopplers mit einer Reihenschaltung, bestehend aus einer Stromquelle und einer Sicherung, parallelgeschaltet, 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 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 zeigen

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 102 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 100 dient. Mit einem weiteren 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 109 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 102 nicht durchgebrannt ist. In diesem Fall kann deshalb kein Durchbrennen der Sicherung 102 erfaßt werden. Die Verbindung der Stromquelle 100 mit dem Schaltkreis des Photokopplers 111 stellt aber sicher, daß bei betriebs­ fähigem Zustand der Sicherung 102, die also Strom leiten kann, das FUSEL-Signal hohes Niveau hat und das Sicherungsdurch­ brennsignal ausgeschaltet ist. Brennt aber die Sicherung 102 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 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 104A an der primä­ ren Seite des Photokopplers 104 ist umgekehrt.

Fig. 2 zeigt einen Nachweisschaltkreis 110 zum Feststellen des Durchbrennens einer Sicherung 102 mit einer zusätzlichen, an die Stromquelle 100 in Fig. 1 angeschlossenen Schaltung zum Feststellen des Ausschaltens der externen Stromquelle 100. Hier ist in dem Nachweisschaltkreis 110 ein Photokoppler 117 vorgesehen, der ein 24DL-Signal abgibt, welches bei abge­ schalteter Stromquelle 100 zur Anzeige des Abschaltens 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 ein 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 werden.

Wenn sowohl das Stromausschaltsignal als auch das Siche­ rungsdurchbrennsignal eingeschaltet sind, 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 102 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 102 nicht durchgebrannt ist, wenn die Strom­ quelle 100 abgeschaltet ist.

Die das Durchbrennen der Sicherung 102 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 110B 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.

Claims (9)

1. Schaltkreis

• - zum Nachweis des Durchbrennens einer Sicherung (102),
• - zum Einbau zwischen einer Stromquelle (100) und einem Verbraucher (101), und
• - mit einer Schalteinrichtung (107) zum Ein- und Aus­ schalten der Stromzufuhr von der Stromquelle (100) zum Verbraucher (101) und
• - mit der Sicherung (102) zum Schutz des Verbrauchers (101) vor einem Überstrom,
  gekennzeichnet durch
• - einen Ausgangskreis zur Abgabe eines zum Nachweis des Durchbrennens der Sicherung (102) dienenden Sicherungsdurchbrennsignals; und
• - eine erste isolierte Signalkopplereinrichtung mit einer primären Seite und einer sekundären Seite, deren
  • - primäre Seite mit einer Reihenschaltung beste­ hend aus der Stromquelle (100) und der Sicherung (102) parallelgeschaltet ist und
  • - sekundäre Seite betriebsmäßig mit dem Ausgangs­ kreis so verbunden ist, daß sie beim Durchbrennen der Sicherung (102) unabhängig vom Ein/Aus-Zustand der Schalteinrichtung (107) die Abgabe des Sicherungs­ durchbrennsignals veranlaßt.

2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zum Ein- und Ausschalten der Strom­ zufuhr einen Transistor (107) aufweist.

3. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der primären Seite der ersten isolierten Signal­ kopplereinrichtung eine Einrichtung zur Stromzufuhr be­ triebsmäßig verbunden ist.

4. Schaltkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Stromzufuhr eine zweite Stromquelle (100A) aufweist.

5. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch

• - eine zweite, isolierte Signalkopplereinrichtung, de­ ren
  • - primäre Seite mit der Stromquelle (100) parallelgeschaltet ist, und
  • - sekundäre Seite bei abgeschalteter Stromzufuhr ein Stromausschaltsignal abgibt.

6. Schaltkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden isolierten Signalkopplerein­ richtungen eine elektronische Schalteinrichtung aufweist.

7. Schaltkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schalteinrichtung einen Schutzwiderstand aufweist.

8. Schaltkreis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schalteinrichtung ferner entweder einen Photokoppler oder einen Transistor aufweist.

9. Schaltkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden isolierten Signalkopplerein­ richtungen eine Relaiseinrichtung aufweist.