DE4220778A1 - Anordnung zur potentialfreien Überwachung von auf Leitungen übertragenen Wechselspannungen und zur Erzeugung eines binären Signals bei Überschreiten einer vorgebbaren Spannungsschwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur potentialfreien Überwachung von auf Leitungen übertragenen Wechselspannungen und zur Erzeugung eines binären Signals bei Überschreitung einer vorgebbaren Spannungsschwelle.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung zum potentialfreien Umsetzen von auf zwei Leitungen übertragenen Signalen in davon galvanisch getrennte, binäre Signale bekannt. Die beiden Leitungen sind an eine Spannungsquelle und wenigstens an ein Schaltelement angeschlossen, dessen Schaltzuständen binäre Wertigkeiten zugeordnet sind.

An die dem Schaltelement abgewandten Enden der Leitungen ist die Reihenschaltung einer Wechselspannungsquelle und eines hochohmigen Übertragers angeschlossen. Zum Übertrager ist ein Kondensator parallel gelegt. An die Sekundärseite des Übertragers ist ein Gleichrichter und ein Schwellenwertdiskriminator angeschlossen (DE-OS 39 27 518).

Die bekannte Anordnung eignet sich für kleinere Ströme auf den beiden Leitungen.

Im Bereich der industriellen Steuer- und Regelungstechnik sind auch Spannungsüberwachungen in Verbindung mit größeren Leitungsströmen notwendig. Diese höheren Ströme werden beispielsweise für Kontaktreinigungszwecke oder Dreidrahtnäherungsschalter benötigt.

Wenn Meldekontakte an Schaltern und Relaiskontakte über Längere Zeiträume nicht geschlossen und mit Strömen beaufschlagt werden, können durch Bildung von Oxidationsschichten Übergangswiderstände auftreten, die die Leitungsströme so weit reduzieren, daß geschlossene Kontakte nicht mehr durch die Überwachungsschaltungen festgestellt werden können. Ein weiterer Grund für die Notwendigkeit von Strömen einer gewissen Höhe zusätzlich zu den Wechselspannungen auf der Leitung ist in einer Störleistungsbarriere zu sehen. Auf die Leitungen werden bei offenem Kontakt vielfach Störspannungen eingekoppelt, die zwar eine gewisse, für die Erzeugung eines binären Signals ausreichende Höhe haben, jedoch wegen eines hohen Innenwiderstands der Störspannungsquelle nur kleine Ströme hervorrufen. Um zu verhindern, daß derartige Störimpulse die Erzeugung von binären Signalen auslösen, wird für die Erzeugung dieser binären Signale neben einer vorgebbaren Spannungsschwelle ein bestimmter Mindeststrom auf den beiden Leitungen benötigt.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Anordnung zur potentialfreien Überwachung von auf Leitungen übertragenen Wechselspannungen und zur Erzeugung eines binären Signals bei Überschreitung einer vorgebbaren Spannungsschwelle zu entwickeln, die im Ansprechbereich Eingangsströme von z. B. 6 mA aufweist, für den Anschluß an Lange Leitungen geeignet ist, für Störimpulse wenig empfindlich ist, mit üblichen Netzspannungen betrieben werden kann, wenige Bauteile enthält, verlustarm ist und räumlich klein ausgebildet werden kann.

Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leitungen in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle bzw. einem Meßwertgeber an einen Lastzweig mit einem Spannungsteiler angeschlossen sind, der mit Abgriffen, an denen eine gegenüber der Spannung an den Anschlüssen der Eingänge des Lastzweigs verminderte Spannung ansteht, mit einem Signalzweig verbunden ist, der im Bauelement mit einer Schwellenspannung aufweist und über ein, eine galvanische Trennung bestellendes Übertragungselement mit einem Spannungsdiskriminator verbunden ist. Der Lastkreis ist so an die Eingangsspannung, den Innenwiderstand der Spannungsquelle und den Leitungswiderstand angepaßt, daß bei der Spannungsschwelle, der zu einer Änderung der binären Werte am Ausgang führt, ein gewisser Mindeststrom auftritt, so daß eine ausreichende Störleistungsbarriere vorhanden ist.

Der Signalzweig muß nur für geringe Leistungen bemessen werden, so daß Bauelemente mit kleinen Abmessungen verwendet werden können. Der Lastzweig arbeitet z. B. mit einer Eingangsspannung, die dem Niederspannungsnetz entnommen wird.

Vorzugsweise weist der Lastzweig einen Kondensator auf, an dem der Spannung für den Signalzweig abgegriffen wird und dem ein Entladewiderstand parallel geschaltet ist. Die Stromwärmeverluste des Kondensators sind gering, so daß die von der Vorrichtung erzeugte Verlustwärme im wesentlichen von dem an den Kondensator angeschlossenen Bauteil bestimmt wird, das insbesondere als Widerstand ausgebildet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist als Bauelement mit der Schwellenspannung ein Leuchtdioden aufweisender Optokoppler vorgesehen, der ausgangsseitig an eine Gleichspannungsquelle und den Spannungsdiskriminator angeschlossen ist. Der Optokoppler erfüllt also zwei Funktionen. Die Schleusenspannung der Leuchtdiode wird als Schwellenspannung ausgenutzt. Zugleich wird mit dem Optokoppler eine galvanische Trennung zwischen dem Wechselspannungskreis und dem Gleichspannungskreis mit dem Spannungsdiskriminator erzeugt.

Der Optokoppler ist insbesondere mit dem Phototransistor einerseits an einen Pol der Gleichspannungsquelle und andererseits über die Reihenschaltung eines Widerstands und einer Leuchtdiode an den anderen Pol der Gleichspannungsquelle sowie über eine Diode, der ein Glättungsglied nachgeschaltet ist, mit dem Eingang des Spannungsdiskriminators verbunden. Bei dieser Anordnung läßt sich das Vorhandensein einer Wechselspannung und damit z. B. eines geschlossenen Kontakts im Primärkreis, visuell am Leuchten der Leuchtdiode feststellen.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist eine Leuchtdiode mit antiparallel geschalteter Diode in Reihe mit dem Optokoppler geschaltet, der mit seinem Phototransistor zwischen dem einen Pol der Gleichspannungsquelle und dem Eingang des Spannungsdiskriminators sowie einem Glättungsglied angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform werden besonders wenige Bauelemente benötigt.

Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform ist, zwischen dem einen Abgriff des Spannungsteilers und dem Optokoppler eine Doppelzenerdiode angeordnet. Anstelle der Doppelzenerdiode können auch zwei einzelne Zenerdioden gegeneinander geschaltet sein. Diese Anordnung hat eine höhere Ansprechschwelle, d. h. diejenige Eingangsspannung, bei der das binäre Ausgangssignal des Spannungsdiskriminators seine Wertigkeit ändert, ist höher. Damit kann der Spannungsabfall am Kondensator höher sein, was sich in einer Verminderung des ohmschen Innenwiderstands der Anordnung und damit in einer Reduzierung der Verlustleistung auswirkt. Weiterhin wird die Anordnung störfester.

Statt der Doppelzenerdiode kann auch ein Widerstandspannungsteiler mit zwei Widerständen vorgesehen sein, von denen einer parallel zum Optokoppler geschaltet ist. Die beiden Widerstände sind kostengünstiger als eine Doppelzenerdiode. Außerdem ist der Signalerkennungsbereich etwas breiter. Bei relativ hohen Eingangsspannungen ist es günstig, zwischen dem einen Abgriff des Spannungsteilers und dem Optokoppler die Reihenschaltung eines Widerstands und einer Doppelzenerdiode anzuordnen.

Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform ist zwischen dem einen Abgriff des Spannungsteilers und dem Optokoppler ein weiterer Kondensator angeordnet, dessen Kapazität kleiner als die Kapazität des mit dem Eingangswiderstand verbundenen Kondensators ist. Bei dieser Ausführungsform läßt sich die Verlust Leistung gut reduzieren, so daß sich diese Anordnung insbesondere für hohe Eingangsspannungen eignet.

Um eine noch höhere Eingangsspannungsfestigkeit zu erreichen, ist ein Widerstand in Reihe mit dem weiteren Kondensator angeordnet. Es ist auch möglich, die Reihenschaltung eines Widerstands und eines weiteren Kondensators parallel zu dem mit dem Eingangswiderstand verbundenen Kondensator zu schalten und den Optokoppler parallel zum weiteren Kondensator zu legen. Diese Anordnung ist besonders störspannungsfest und kann daher bei extremen Störspannungsverhältnissen eingesetzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben, aus denen sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Anordnung zur potentialfreien Überwachung von auf Leitungen übertragenen Wechselspannungen und zur Erzeugung eines binären Signals bei Überschreiten einer vorgebbaren Spannungsschwelle;

Fig. 2 ein Schaltbild einer zweiten Anordnung zur potentialfreien Überwachung von auf Leitungen übertragenen Wechselspannungen und zur Erzeugung eines binären Signals bei Überschreiten einer vorgebbaren Spannungsschwelle;

Fig. 3 ein Schaltbild einer dritten Anordnung zur potentialfreien Überwachung von auf Leitungen übertragenen Wechselspannungen und zur Erzeugung eines binären Signals bei Überschreiten einer vorgebbaren Spannungsschwelle;

Fig. 4 ein Schaltbild einer vierten Anordnung zur potentialfreien Überwachung von auf Leitungen übertragenen Wechselspannungen und zur Erzeugung eines binären Signals bei Überschreiten einer vorgebbaren Spannungsschwelle;

Fig. 5 ein Schaltbild einer fünften Anordnung zur potentialfreien Überwachung von auf Leitungen übertragenen Wechselspannungen und zur Erzeugung eines binären Signals bei Überschreiten einer vorgebbaren Spannungsschwelle;

Fig. 6 ein Schaltbild einer sechsten Anordnung zur potentialfreien Überwachung von auf Leitungen übertragenen Wechselspannungen und zur Erzeugung eines binären Signals bei Überschreiten einer vorgebbaren Spannungsschwelle;

Fig. 7 ein Schaltbild einer siebten Anordnung zur potentialfreien Überwachung von auf Leitungen übertragenen Wechselspannungen und zur Erzeugung eines binären Signals bei Überschreiten einer vorgebbaren Spannungsschwelle und

Fig. 8 ein Schaltbild einer achten Anordnung zur potentialfreien Überwachung von auf Leitungen übertragenen Wechselspannungen und zur Erzeugung eines binären Signals bei Überschreiten einer vorgebbaren Spannungsschwelle.

Ein Schaltelement 1, dessen Schaltzustand an einer entfernten Stelle erfaßt werden soll, ist mit den Enden zweier Leitungen 2, 3 eines Kabels 4 verbunden, das zu der entfernten Erfassungsstelle verlegt ist.

Als zweite Leitung kann auch in manchen Fällen eine Masserückleitung verwendet werden. Bei dem Schaltelement 1 handelt es sich z. B. um die Meldekontakte eines Schützes oder Leistungsschalter. Es kann sich aber auch um andere Meßwertgeber wie ein kontaktloses Schaltelement bzw. einen Näherungsschalter handeln.

Mit der Leitung 3 ist eine Klemme einer nicht bezeichneten Wechselspannungsquelle 5 verbunden, bei der es sich insbesondere um die Netzwechselspannung von z. B. 220 V handelt. Die Leitung 2 ist mit einem Anschluß 6 einer Schaltung 7 zur potentialfreien Überwachung von auf den Leitungen 2, 3 übertragenen Wechselspannungen und zur Erzeugung eines binären Signals bei Überschreitung einer vorgebbaren Spannungsschwelle verbunden. Die andere, nicht bezeichnete Klemme der Wechselspannungsquelle 5 ist mit einem Anschluß 8 der Schaltungsanordnung 7 verbunden. Die Anschlüsse 6, 8 gehören zu einem Lastzweig 9 der Schaltungsanordnung 7. Der Lastzweig 9 enthält einen Spannungsteiler aus einem Widerstand 10 in Reihe mit einem Kondensator 11. Die Reihenschaltung des Widerstands 10 und des Kondensators 11 ist an die Anschlüsse 6, 8 gelegt. Die Anschlüsse des Kondensators 11 bilden Abgriffe 12, 13 des Lastzweigs 9. An die Abgriffe 12, 13 ist ein Signalzweig 14 der Schaltungsanordnung 7 angeschlossen. Der Signalzweig 14 enthält einen hochohmigen Entladewiderstand 15a für den Kondensator 11 und ein Bauelement 15 mit einer Schwellenspannung. Dieses Bauelement 15 ist ein Optokoppler, der als eine galvanische Trennung des die Leitungen 2, 3 enthaltenden Stromkreises und einen sekundären Stromkreises Übertragungselement mit einem Spannungsdiskriminator 16 verbunden ist. Der Optokoppler 15 enthält eine Leuchtdiode 17, die eine Schleusenspannung hat, die als Schwellenspannung ausgenutzt wird. Antiparallel zu der Leuchtdiode 17 ist eine Diode 18 geschaltet, die vorzugsweise auch Bestandteil des Optokopplers ist, die mit der Leuchtdiode 17 dafür sorgt, daß im Signalzweig ein Wechselstrom fließen kann.

Der Optokoppler 15 weist einen Phototransistor 19 auf, der mit dem Kollektor an einen Pol 20 einer Gleichspannungsquelle von z. B. 5 V gelegt ist. Der Emitter des Phototransistors 19 ist mit einer Diode 21 und einem Widerstand 22 verbunden.

Der Widerstand 22 Liegt in Reihe mit einer Leuchtdiode 23, deren Kathode an den anderen Pol 24 der Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Der Diode 21 ist ein Widerstand 25 nachgeschaltet. Mit dem Widerstand 25 ist der Eingang des Spannungsdiskriminators 16 verbunden, der bei einer vorzugsweisen Lösung ein HCTMOS-Baustein ist und an seinem Ausgang 26 ein binäres Signal erzeugt, dessen Wertigkeit von der Höhe der Eingangsspannung abhängt. Zwischen dem Eingang des Spannungsdiskriminators 16 und dem Pol 24 ist eine Parallelschaltung aus einem Widerstand 27 und einem Kondensator 28 angeordnet.

Der Lastzweig 9 ist so ausgelegt, daß bei derjenigen Eingangsspannung, die bei der unteren Grenze der Wechselspannung der Wechselspannungsquelle 5 ansteht, ein gewisser Mindeststrom über das Schaltelement 1 fließt. Dieser Mindeststrom ist z. B. größer als 6 mA bei einer Wechselspannung von z. B. 160 V. Durch diesen Mindeststrom werden die Kontakte des Schaltelements 1 gereinigt, so daß ein relativ niedriger Übergangswiderstand vorhanden ist bzw. ein Dreidraht- Näherungsschalter hat hiermit einen genügenden Funktionsstrom (Versorgungsstrom). Die Wechselspannungsquelle 5 hat einen geringen Innenwiderstand. Bei der Bemessung des Lastzweigs 9 ist ein Leitungslängenbereich, der Kontaktübergangswiderstand am Schaltelement 1 bzw. die Versorgungsspannung eines Dreidraht-Näherungsschalters berücksichtigt.

Der Kondensator 11 ist so bemessen, daß bei derjenigen Eingangsspannung an den Anschlüssen 6, 8, bei der sich das Ausgangssignal des Spannungsdiskriminators 16 bzw. Schwellwertdiskriminators ändert, nur ein geringer Strom über dem Signalzweig 14 fließt. Wenn die Schleusenspannung der Leuchtdioden 17, 18 überschritten wird, senden die Leuchtdioden 17, 18 Licht aus, wodurch der Phototransistor 19 im Takte der Halbwellen der Wechselspannung leitend wird. Es fließt daher ein periodischer Strom über den Phototransistor 19, den Widerstand 22 und die Leuchtdiode 23, die Licht aussendet und damit anzeigt, daß das Schaltelement 1 geschlossen ist. Weiterhin fließt ein periodischer Strom über die Diode 2 und den Widerstand 25, wodurch der Kondensator 28 aufgeladen wird.

Sobald die Kondensatorspannung die im Spannungsdiskriminator 16 eingestellte Schwelle erreicht hat, spricht dieser an, indem er sein Ausgangssignal von z. B. einer binären "0" in eine binäre "1" bzw. von der Low nach High ändert. Der Widerstand 27 ist zur Entladung des Kondensators 28 bestimmt, wenn über die Diode 21 keine Ladeströme mehr fließen. Der Signalzweig ist vorzugsweise so ausgelegt, das beim Überschreiten der Schleusenspannungen der Leuchtdiode 17 und der Diode 18 Ströme von etwa 0,5 mA-1 mA fließen.

Im sekundären Stromkreis legt die Größe des Widerstands 22 den Strom über die Leuchtdiode 23 fest. Der Spannungsdiskriminator 16 hat einen hohen Eingangswiderstand. Das Signal am Ausgang 26 wird von einer nicht dargestellten Auswertschaltung, z. B. einem Prozessor, weiterverarbeitet. Der Widerstand 25 wird nur in besonderen Fällen benötigt, wenn eine hochdynamische Kopplung vorhanden ist. Wenn die Eingangsspannung im Bereich der Netzfrequenz liegt, erübrigt sich der Widerstand 25.

Der Mindeststrom von z. B. 6 mA, der über die Anschlüsse 6, 8 fließt, bewirkt in Verbindung mit der Ansprechspannung von z. B. mehr als 100 V eine Störleistungsbarriere. Störspannungen von mehr als 100 V, die in der Mehrzahl der Fälle von Quellen und mit hohen Innenwiderständen stammen, können die Schaltungsanordnung 7 daher nicht zum Ansprechen, d. h. Ändern ihres binären Ausgangssignals, bringen.

Die vom Kondensator 11 bei der Nennspannung erzeugte Verlustwärme ist bei einem Strom von 5 mA sehr gering. Auch die am Widerstand 10 auftretende Verlustwärme ist bei einem Strom von 5 mA und Nennspannung relativ gering. Die Verlustwärmen der übrigen elektrischen Bauelemente der Schaltungsanordnung 7 sind ebenfalls sehr gering. Die Schaltungsanordnung 7 erzeugt daher im Betrieb nur geringe Stromwärmeverluste und weist darüber hinaus nur eine relativ geringe Zahl von Bauelementen auf. Deshalb läßt sich die Schaltungsanordnung 7 raumsparend ausbilden. Es können zahlreiche, gleich aufgebaute Schaltungsanordnungen 7 im gleichen Gehäuse bzw. in der gleichen Baugruppe mit geringen Volumen angeordnet werden.

Die Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung 29 zur potentialfreien Überwachung von auf Leitungen übertragenen Wechselspannungen, die gegenüber der Schaltungsanordnung 7 abgewandelt ist. Gleiche Bauelemente der beiden Schaltungsanordnungen 7, 29 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Lastzweig 9 stimmen die Schaltungsanordnungen 7, 29 überein. Die Schaltungsanordnung 29 hat aber einen etwas anderen Signalzweig 30. Im Signalzweig 15 befindet sich der Entladewiderstand 15, der an die Abgriffe 12, 13 angeschlossen ist und der Optokoppler 15.

Die Parallelschaltung aus Leuchtdiode 17 und Diode 18 ist im Signalzweig 30 in Reihe mit einer Parallelschaltung aus einer Leuchtdiode 31 und einer Diode 32 an die Abgriffe 12, 13 gelegt. Die Leitungen 2, 3, das Schaltelement 1 wird die Wechselspannungsquelle 5 sind in Fig. 2 und den weiteren Fig. 3-10 nicht mehr dargestellt, obwohl die Anschlüsse 6, 8 mit diesen Bauteilen ebenso wie bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung verbunden sind. Durch die Anordnung der Leuchtdiode 31 im Primärkreis entfällt der Widerstand 22 und damit eine etwas größere Verlustwärmequelle. Die antiparallel geschaltete Diode 32 ermöglicht in Verbindung mit der Leuchtdiode 31 den Wechselstromfluß über den primären Signalzweig 30. Wenn die Spannung an den Anschlüssen 6, 8 so hoch ist, daß die Schleusenspannung der Leuchtdiode 17 überschritten wird, wird der Phototransistor 19 leitend, so daß sich ein Kondensator 33, der zwischen dem Emitter des Phototransistors 19 und dem Pol 24 angeordnet ist, auflädt. Erreicht die Spannung am Kondensator 33 den Wert der im Spannungsdiskriminator 16 eingestellten Grenze, dann ändert dieser sein binäres Signal am Ausgang 26. Parallel zum Kondensator 33 ist ein Entladewiderstand 34 angeordnet.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung 35 sind Bauelemente die mit denjenigen gem. Fig. 1 und 2 übereinstimmen mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Dies gilt auch für die folgenden Fig. 4-10. Der mit dem Phototransistor 19 verbundene sekundäre Kreis ist in Fig. 3 ebenfalls nicht dargestellt. Dieser Kreis kann den gleichen Aufbau haben wie bei der Schaltungsanordnung 7. Es ist auch ein Aufbau des mit dem Phototransistor 19 verbundenen sekundären Kreises gem. Fig. 2 möglich, wobei dann in Reihe mit dem Optokoppler 15 im Primärkreis die aus der Diode 31 und der Leuchtdiode 31 bestehende Antiparallelschaltung zur Anzeige des Schaltzustands des Schaltelements 1 angeordnet sein muß.

Diese Feststellung gilt im übrigen auch für die Schaltungsanordnungen 7, 29, bei denen die sekundären Bauelemente ebenfalls vertauscht sein können. Auch für die folgenden, in den Fig. 4-10 dargestellten Anordnungen gelten die auf den sekundären Stromkreis bezogenen Ausführungen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung 35 ist eine Doppelzenerdiode 36 in Reihe mit dem Optokoppler 15 an die Abgriffe 12, 13 angeschlossen. Der Spannungsabfall am Widerstand 10 legt den Ansprechwert der Anordnung 35 fest. Die Spannung am Kondensator 11 kann wegen der Zenerspannung höher sein als bei den Schaltungsanordnungen 7, 29. Damit wird die Schaltungsanordnung 35 störfester und der Lastkreis 9 kann niederohmiger ausgelegt werden. Ein hochohmiger Entladewiderstand 37 kann bei höheren Eingangsspannungen von z. B. mehr als 50 V verwendet werden.

Die Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung 38, deren Lastzweig 9 in der Anzahl und Schaltung der Bauelemente mit den Anordnungen gem. Fig. 1 und 2 übereinstimmt. Im Signalzweig 39 ist ein Widerstand 40 in Reihe mit dem Optokoppler 15 angeordnet. Parallel zum Optokoppler 15 liegt ein weiterer Widerstand 41. Mit den Widerständen 40, 41 läßt sich die am Optokoppler 15 anstehende Spannung vermindern. Der Erkennungsbereich, d. h. der Bereich, in dem sich das binäre Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Eingangsspannung ändert, ist im Übergang weicher.

Die Fig. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung 42 bei der im Lastzweig 9 die gleiche Anordnung von Bauelementen vorgesehen ist, wie bei der Anordnung gem. Fig. 3. In gleicher Weise ist die Doppelzenerdiode 36 vorgesehen. In Reihe mit der Doppelzenerdiode 36 ist ein Widerstand 43 geschaltet. Bei der Anordnung gem. Fig. 5 kann der Eingangsspannungsbereich gegenüber der in Fig. 6 gezeigten Anordnung 35 erhöht werden.

Die Fig. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung 43, bei der anstelle des in Fig. 4 dargestellten Widerstands 40 ein Kondensator 44 vorgesehen ist. Damit wird bei hohen Eingangsspannungen die Verlustleistung stark reduziert. Die Kapazität des Kondensators 44 ist wesentlich geringer als die Kapazität des Kondensators 11. Dies hat den Vorteil, daß die Anfälligkeit gegen Störimpulse stark vermindert wird.

In der Fig. 7 ist eine Schaltungsanordnung 46 dargestellt, die sich von der in Fig. 6 dargestellten Schaltungsanordnung 43 darin unterscheidet, daß in Reihe mit dem Kondensator 44 ein Widerstand 47 in den Schaltzweig zwischen den Abgriffen 12, 13 gelegt ist. Mit dem Widerstand 47 läßt sich eine noch höhere Eingangsspannungsfestigkeit erreichen.

Die Fig. 8 zeigt eine Schaltungsanordnung 48, die im Vergleich mit der in Fig. 4 gezeigten Schaltungsanordnung noch einen Kondensator 49 aufweist, der parallel zum Optokoppler 15 angeordnet ist. Der Widerstand 41 ist als Entladewiderstand für den Kondensator 48 ausgelegt. Die Schaltungsanordnung gem. Fig. 8 kann bei extremen Störspannungsverhältnissen eingesetzt werden. Bei Betrieb mit dem normalen 220-V-Netz ist dies im allgemeinen nicht nötig.

Eine Verminderung der Störspannungsanfälligkeit läßt sich überdies durch einen kleinen, möglichst induktionsschleifenfrei ausgeführten Aufbau erreichen. Ebenso wird im Sekundärkreis eine vermaschte Spannungsversorgung für die Logikschaltungen vorgeschlagen.

Die Spannungsschwelle, bei der die jeweilige Schaltungsanordnung anspricht, läßt sich über das Spannungsteilerverhältnis im Lastzweig einstellen, da die Schleusenspannung der Leuchtdiode des Optokopplers 15 festliegt, wenn ein bestimmter Typ ausgewählt wird.

Claims (12)

1. Schaltungsanordnung zur potentialfreien Überwachung von auf Leitungen übertragenen Wechselspannungen und zur Erzeugung eines binären Signals bei Überschreitung einer vorgebbaren Spannungsschwelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (2, 3) in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle bzw. einem Meßwertgeber (5) an einen Lastzweig (9) mit einem Spannungsteiler angeschlossen sind, der mit Abgriffen (12, 13), an denen eine gegenüber der Spannung an Anschlüssen (6, 8) des Eingangs des Lastzweigs (9) verminderte Spannung ansteht, mit einem Signalzweig (14, 30) verbunden ist, der ein Bauelement mit einer Schwellenspannung aufweist und über ein eine galvanische Trennung herstellendes Übertragungselement mit einem Schwellenwertdiskriminator (16) verbunden ist, der das binäre Signal ausgibt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastzweig (9) einen Kondensator (11) aufweist, an dem die Spannung für den Signalzweig (14, 30) abgegriffen wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (11) ein Widerstand (10) vorgeschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Bauelement mit der Schwellenspannung ein Leuchtdioden (17, 18) aufweisender Optokoppler (15) vorgesehen ist, der ausgangsseitig an eine Gleichspannungsquelle und den Schwellenwertdeskriminator (16) angeschlossen ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Optokoppler (15) einerseits an einen Pol (20) der Gleichspannungsquelle und andererseits über die Reihenschaltung eines Widerstands (22) und einer Leuchtdiode (23) an den anderen Pol (24) der Gleichspannungsquelle sowie über eine Diode (21), der ein Glättungsglied nachgeschaltet ist, mit dem Eingang des Schwellenwertdiskriminators (16) verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leuchtdiode (31) mit antiparallel geschalteter Diode (32) in Reihe mit den Leuchtdioden (17, 18) des Optokopplers (15) geschaltet ist, der mit seinem Phototransistor (19) zwischen dem einen Pol (20) der Gleichspannungsquelle und dem Eingang des Schwellenwertdiskriminators (16) sowie einem Glättungsglied angeordnet ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen Abgriff (12) des Spannungsteilers und dem Optokoppler (15) eine Doppelzenerdiode (36) angeordnet ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Abgriffen (12, 13) ein Widerstandsspannungsteiler mit zwei Widerständen (40, 41) verbunden ist, von denen einer parallel zum Optokoppler (15) geschaltet ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen Abgriff (12) des Spannungsteilers und dem Optokoppler (15) die Reihenschaltung eines Widerstands (43) und einer Doppelzenerdiode (36) angeordnet ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen Abgriff (12) des Spannungsteilers und dem Optokoppler (15) ein weiterer Kondensator (44) angeordnet ist, dessen Kapazität des mit dem Eingangswiderstand (10) verbundenen Kondensators (11) ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem weiteren Kondensator (44) ein Widerstand (47) geschaltet ist.

12. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung eines Widerstands (40) und eines Kondensators (48) an die Abgriffe (12, 13) gelegt ist und daß der Optokoppler (15) parallel zum Kondensator (48) angeordnet ist.