DE4232104A1 - Relay control circuit at set threshold voltage - switches from external to internal voltage supply in event of voltage falling below set threshold level, providing emergency power supply. - Google Patents

Relay control circuit at set threshold voltage - switches from external to internal voltage supply in event of voltage falling below set threshold level, providing emergency power supply.

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DE4232104A1 DE19924232104 DE4232104A DE4232104A1 DE 4232104 A1 DE4232104 A1 DE 4232104A1 DE 19924232104 DE19924232104 DE 19924232104 DE 4232104 A DE4232104 A DE 4232104A DE 4232104 A1 DE4232104 A1 DE 4232104A1
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Abstract

The control circuit consists of two potential nodal points (Vein,0) between which the supply voltage (Uein) supplies a potential difference. Parallel to the supply voltage is a series connection of two resistors, with the first resistor (R1) coupled to the first nodal point (Vein), and the second resistor (R2) to the second nodal point (0). To the resistor series connection a series connection of the relay (REL) and a controllable Zener diode (TL), whose cathode is coupled to the relay is parallel-connected. The relay is coupled to the first potential nodal point, while the Zener diode anode in coupled to the second potential nodal point. The diode reference terminal is linked to a nodal point between the two resistors. USE/ADVANTAGE - For controllable Zener diodes in instrument technique, with relay break at lower supply voltage and re-connection at higher voltage level, providing small hysteresis in milli-volt range.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit der ein Relais bei festgelegten Spannungsschwellen gesteuert werden kann.The invention relates to a circuit arrangement with a relay can be controlled at defined voltage thresholds.

Aus dem Stand der Technik sind Schaltungen mit regelbaren Zenerdioden, wie zum Beispiel die vom Typ TL431 von Texas Instruments bekannt (Datenbuch Texas Instruments; 1982, Seite 6-157 bis Seite 6-164). Eine spezielle Eigenschaft dieser Diode ist die scharf abknickende Durchlaßkennlinie (Fig. 4, Seite 6-160). Dadurch ist gewährleistet, daß in dem Moment, in dem die Durchlaßspannung erreicht ist, hier z. B. 2.5 Volt, die regelbare Zenerdiode leitend wird und sofort den ganzen Strom fließen läßt.Circuits with controllable are from the prior art Zener diodes such as the Texas TL431 Instruments known (data book Texas Instruments; 1982, page 6-157 to page 6-164). A special feature of this diode is that sharp kinking flow characteristic (Fig. 4, page 6-160). This ensures that the moment the Forward voltage is reached, here z. B. 2.5 volts, the adjustable Zener diode becomes conductive and immediately allows all of the current to flow.

Durch eine spezielle Beschaltung mit zwei Widerständen kann dieser Typ von regelbarer Zenerdiode auf eine Ausgangsspannung zwischen 2.5 Volt und 36 Volt beliebig variiert werden. Im Durchlaßfall fällt an der regelbaren Zenerdiode nur eine geringe Spannung ab, da der Innenwiderstand lediglich 0.2 Ohm beträgt. This can be done by means of a special circuit with two resistors Type of adjustable zener diode on an output voltage between 2.5 volts and 36 volts can be varied as desired. In the event of passage only a small voltage drops across the adjustable Zener diode, because the internal resistance is only 0.2 ohms.  

Einige typischen Anwendungen wie aus den Fig. 19 bis 26 zu entnehmen ist, sind ebenfalls in dem genannten Stand der Technik aufgeführt. So ist zum Beispiel ein typischer Anwendungsfall der regelbaren Zenerdiode jener nach Fig. 20, bei der eine konstante Ausgangsspannung mit nur geringen Spannungsschwankungen ermöglicht werden kann.Some typical applications, as can be seen from FIGS. 19 to 26, are also listed in the cited prior art. For example, a typical application of the adjustable Zener diode is that of FIG. 20, in which a constant output voltage can be made possible with only slight voltage fluctuations.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu entwickeln, mit Hilfe derer ein Relais bei einer unteren festgelegten Spannungsschwelle abfällt und bei einer entsprechend höheren festgelegten Spannungsschwelle wieder anzieht.The invention has for its object a circuit arrangement to develop with the help of which a relay at a lower specified voltage threshold drops and at a corresponding higher specified voltage threshold again.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Lehre des ersten Patentanspruchs.The object is achieved according to the invention by teaching the first Claim.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß mittels dieser Schaltungsanordnung ein Relais bei einer festgelegten unteren, nicht zu niedrigen Spannungsschwelle abfällt. Wegen des niedrigen Haltestroms eines Relais fällt dieses erst bei einer sehr niedrigen Spannung ab. Die Spannung bei der das Relais abfällt läßt sich durch die Multiplikation von Haltestrom und Spulenwiderstand berechnen. Diese niedrigen Spannungen können aber, abhängig von dem Anwendungsfall, unerwünscht sein. In einem solchen Fall kann mittels der hier beanspruchten Schaltungsanordnung erreicht werden, daß diese festgelegte untere Spannungsschwelle einen fest definierten nicht zu niedrigen Wert hat.An advantage of the invention is that by means of this Circuit arrangement a relay at a fixed lower, does not drop to a low voltage threshold. Because of the low Holding current of a relay falls only at a very low one Tension off. The voltage at which the relay drops can be by multiplying the holding current and coil resistance to calculate. However, these low voltages can, depending on the Use case, be undesirable. In such a case can be achieved by means of the circuit arrangement claimed here, that this fixed lower voltage threshold is fixed has a defined not too low value.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß für den Fall, in dem die festgelegte obere Spannungsschwelle überschritten wird, das Relais sofort wieder anzieht und daß wegen des niedrigen Innenwiderstands der regelbaren Zenerdiode daran fast die ganze Versorgungsspannung abfällt. Somit steht fast die vollständige Versorgungsspannung zur Versorgung möglicher Verbraucher an dem Relais zur Verfügung. Another advantage is that when the specified upper voltage threshold is exceeded, the relay immediately attracts again and that because of the low internal resistance the adjustable Zener diode on it almost the entire supply voltage falls off. This means that almost the full supply voltage is available Supply of possible consumers is available at the relay.  

Ein weiterer wichtiger Vorteil den die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung aufweist ist, daß zwischen der unteren festgelegten Spannungsschwelle bei der das Relais abfallen soll und zwischen der oberen festgelegten Spannungsschwelle bei der das Relais anziehen soll nur eine sehr kleine Hysterese vorhanden ist, also die Werte nicht zu weit auseinander liegen. Die Hysterse ist durch ein fest definiertes Spannungsverhältnis fest vorgegeben und ist definitionsgemäß im Millivoltbereich.Another important advantage of the invention Circuit arrangement is that between the lower specified voltage threshold at which the relay should drop and between the upper specified voltage threshold at which the Attract relay should only have a very small hysteresis, so the values are not too far apart. The hysteresis is predetermined by a firmly defined tension ratio and is by definition in the millivolt range.

Vorteilhafte Verwendungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind dem Unteranspruch 2 zu entnehmen.Advantageous uses of the circuit arrangement according to the invention can be found in subclaim 2.

Nach Unteranspruch 2 findet die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung Verwendung in einem Telekommunikationsendgerät. Im Notstrombetrieb soll mittels der Schaltungsanordnung von einer externen Versorgungsspannung auf eine interne Versorgungsspannung umgeschaltet werden und beim Wegfall des Notstrombetriebs soll die externe Versorgungsspannung wieder zugeschaltet werden.According to sub-claim 2, the invention Circuit arrangement use in a telecommunication terminal. In emergency power mode, the circuit arrangement is said to have a external supply voltage to an internal supply voltage are to be switched over and when the emergency power operation ceases external supply voltage can be switched on again.

Ein Ausführungsbeispiel und ein Anwendungsfall wird wie folgt anhand der folgenden Figur erläutert:An embodiment and an application are as follows explained using the following figure:

Folgende Figur zeigt:The following figure shows:

Fig. erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Relais bei festgelegten Spannungsschwellen. Fig. Circuit arrangement according to the invention for controlling a relay at fixed voltage thresholds.

Im folgenden wird zunächst einmal der Aufbau der Schaltungsanordnung erläutert. In the following, the structure of the Circuit arrangement explained.  

Die Schaltungsanordnung besteht aus einer Versorgungsspannung Uein, die zwischen einem ersten Potentialknotenpunkt Vein und einem zweiten Potentialknotenpunkt 0 abfällt. Zwischen den Potentialknotenpunkt Vein ein und 0 befindet sich eine Reihenschaltung von einem ersten Widerstand R1 und einem zweiten Widerstand R2. Dabei ist der erste Widerstand R1 an den ersten Potentialknotenpunkt Vein angeschlossen und der zweite Widerstand R2 wird an den zweiten Potentialknotenpunkt 0 angeschlossen. An dem ersten Widerstand R1 fällt eine Spannung UR1 ab und an dem zweiten Widerstand R2 eine Spannung UR2.The circuit arrangement is a from a supply voltage U, which decreases a potential and a second node 0 between a first potential node V. Between the potential node V a and 0 is a series circuit of a first resistor R1 and a second resistor R2. Here, the first resistor R1 is connected to the first potential node V a and the second resistor R2 is connected to the second potential node 0th Across the first resistor R1, a voltage U drops R1 and the second resistor R2, a voltage U R2.

Eine weitere Reihenschaltung von einem Relais REL und einer regelbaren Zenerdiode TL befindet sich ebenfalls zwischen den Potentialknotenpunkten Vein und 0, also parallel zu der Reihenschaltung der Widerstände R1 und R2. Das Relais REL ist hierbei an den ersten Potentialknotenpunkt Vein angeschlossen. Die regelbare Zenerdiode TL ist über ihre Kathode durch eine Leitung mit dem Relais REL verbunden. Demnach ist die Anode der regelbaren Zenerdiode TL verbunden mit dem Potentialknotenpunkt 0. Zusätzlich besitzt die regelbare Zenerdiode TL noch einen Referenzanschluß. Dieser Referenzanschluß ist über eine Verbindung mit einem Knotenpunkt der zwischen den beiden in Reihe geschalteten Widerstände R1 und R2 liegt verbunden.A further series circuit of a relay REL and an adjustable zener diode TL there is also a potential between the nodes V and 0, ie parallel to the series circuit of the resistors R1 and R2. The relay REL here is connected to the first potential node V a. The adjustable Zener diode TL is connected via its cathode by a line to the relay REL. Accordingly, the anode of the controllable Zener diode TL is connected to the potential node 0. In addition, the controllable Zener diode TL also has a reference connection. This reference connection is connected via a connection to a node which lies between the two resistors R1 and R2 connected in series.

Eine mögliche Ausführungsform der regelbaren Zenerdiode ist eine vom Typ TL431.A possible embodiment of the adjustable Zener diode is one type TL431.

Zusätzlich zu der bisher aufgeführten Schaltungsanordnung wird parallel zu dem Relais eine Diode BAV angeschlossen. Hierbei ist die Kathode der Diode BAV mit dem ersten Potentialknotenpunkt Vein verbunden und die Anode der Diode BAV ist mit einem Knotenpunkt der sich zwischen dem Relais REL und der regelbaren Zenerdiode TL befindet, verbunden. In addition to the circuit arrangement listed so far, a diode BAV is connected in parallel to the relay. Here, the cathode of the diode BAV is connected to the first potential node V a and the anode of the diode BAV is connected to a node which is located between the relay REL and the controllable zener diode TL.

Eine mögliche Ausführungsform der Diode ist z. B. eine vom Typ BAV 20. Diese zusätzliche Diode BAV wird in dieser Form der Verschaltung als Funkenlöschdiode eingesetzt.A possible embodiment of the diode is e.g. B. one of the type BAV 20. This additional diode BAV is in this form of Interconnection used as spark suppressor diode.

Ebenfalls zusätzlich zu der bisher aufgeführten Schaltungsanordnung kann eine weitere Diode an dem ersten Potentialknotenpunkt Vein als Verpolungsschutz angebracht werden. Dies kann ebenfalls eine Diode vom Typ BAV 20 sein.Also, in addition to the previously mentioned circuit arrangement, a further diode to the first potential node V can be applied as a reverse voltage protection. This can also be a BAV 20 diode.

Die regelbare Zenerdiode TL, hier eine vom Typ TL431, besitzt einige spezielle Eigenschaften. So wird eine regelbare Zenerdiode TL beim Überschreiten einer vom Bauelement vorgegebenen Referenzspannung URef, welche zwischen dem Referenzanschluß und der Anode abgegriffen wird, sofort in den Durchlaßzustand übergehen, also leitend werden.The adjustable Zener diode TL, here one of the type TL431, has some special properties. Thus, a controllable Zener diode TL will immediately go into the on state when it exceeds a reference voltage U Ref specified by the component, which is tapped between the reference connection and the anode, that is, it becomes conductive.

Bei der hier aufgeführten Schaltungsanordnung entspricht diese Referenzspannung für den Durchlaßbereich der Spannung, die an dem zweiten Widerstand R2 abfällt, also UR2. Bei einer regelbaren Zenerdiode vom Typ TL431 gilt, die regelbare Zenderdiode schaltet in den Durchlaßbereich, falls:
URef = UR2 = 2.5 V (1).In the circuit arrangement listed here, this reference voltage for the pass band corresponds to the voltage that drops across the second resistor R2, that is to say U R2 . The following applies to a controllable zener diode of type TL431, the controllable zender diode switches into the pass band if:
U Ref = U R2 = 2.5 V (1).

Mit Kenntnis dieser Gleichung (1) ergibt sich folgender Funktionsablauf:Knowing this equation (1) gives the following Functional sequence:

Abhängig von dem Widerstandsverhältnis des ersten Widerstandes R1 zu dem zweiten Widerstand R2 teilt sich die Versorgungsspannung Uein in die Spannungen UR1 und UR2 auf. Zusammen mit Gleichung (1) ergibt sich, daß die regelbare Zenerdiode TL solange sperrt, solange die Spannung an dem zweiten Widerstand UR2 kleiner als 2.5 Volt ist. Daraus resultiert, daß durch das Relais kein Strom fließt. Depending on the resistance ratio of the first resistor R1 to the second resistor R2 to the supply voltage U is divided into the voltages U R1 and U R2. Together with equation (1) it follows that the controllable zener diode TL blocks as long as the voltage across the second resistor U R2 is less than 2.5 volts. As a result, no current flows through the relay.

Für den Wert der Spannung UR2 = 2.5 Volt wird die regelbare Zenerdiode TL leitend und bleibt es auch für Werte größer als 2.5 Volt. Also fließt für Spannungswerte UR2 < = 2.5 V Strom durch das Relais. Bedingt durch den niedrigen Innenwiderstand der Diode, bei TL431 beträgt der Innenwiderstand 0.2 Ω, fällt nahezu die vollständige Spannung Uein an dem Relais REL ab. Bei dieser Spannung kann das Relais anziehen.The adjustable Zener diode TL becomes conductive for the value of the voltage U R2 = 2.5 volts and remains so even for values greater than 2.5 volts. So for voltage values U R2 <= 2.5 V current flows through the relay. Due to the low internal resistance of the diode in TL431 the internal resistance is 0.2 Ω, almost incident from the relay REL to the full voltage U. The relay can pick up at this voltage.

In dem Fall, daß die Spannung UR2 wieder kleiner als 2.5 Volt wird, sperrt die regelbare Zenerdiode wieder. Durch das Relais REL kann also kein Strom mehr fließen und demnach fällt das Relais REL ab.In the event that the voltage U R2 becomes less than 2.5 volts again, the adjustable zener diode blocks again. No more current can flow through the REL relay and therefore the REL relay drops out.

Zur Berechnung des Wertes der Versorgungsspannung Uein im Verhältnis zu der Referenzspannung URef wird folgendes Spannungs- und Widerstandsverhältnis herangezogen:U to calculate the value of a supply voltage in relation to the reference voltage U Ref following voltage and resistance ratio is used:

Mit Gliederung (1) ergibt sich daraus der Wert der Versorgungsspannung bei der die regelbare Zenerdiode TL gerade nicht mehr sperrt zu:Outline (1) gives the value of Supply voltage at which the adjustable Zener diode TL is straight no longer locks:

Diese Spannung stellt ebenfalls den Schwellwert dar kurz unterhalb dessen die regelbare Zenerdiode TL gerade noch sperrt.This voltage also represents the threshold just below whose adjustable Zener diode TL just blocks.

In einem Anwendungsfall, zum Beispiel beim Einsatz in einem Telekommunikationsendgerät, wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung verwendet um im Notstromfall z. B. von externer Spannungsversorgung auf interne Spannungsversorgung umzuschalten. In one application, for example when used in one Telecommunications terminal, the invention Circuit arrangement used to z. B. from external Switch power supply to internal power supply.  

Für den Fall, daß die Versorgungsspannung Uein der externen Versorgungsspannung entspricht und diese so groß ist, daß die regelbare Zenerdiode TL leitet, ist das Relais REL angezogen und nahezu die vollständige externe Versorgungsspannung fällt daran ab. Über das Relais REL werden weitere Verbraucher mit der gewünschten Spannung versorgt.In the event that the supply voltage U is one of the external supply voltage and it is so great that the controllable Zener diode TL passes, the relay REL is dressed and almost the complete external supply voltage drops it off. Additional loads are supplied with the desired voltage via the REL relay.

Bei Ausfall der externen Spannungsversorgung unterschreitet die Spannung UR2 = URef zu einem Zeitpunkt die Schwellspannung, hier 2.5 Volt. Die regelbare Zenerdiode TL sperrt sofort, durch das Relais REL fließt kein Strom mehr und es fällt ab. Mittels des Abfallens des Relais REL wird sofort auf eine interne Spannungsversorgung umgeschaltet, die die Verbraucher weiterversorgt. Somit ist mit dieser Schaltungsanordnung die Spannungsschwelle bei der von externer auf interne Spannungsversorgung umgeschaltet wird genau festgelegt.If the external power supply fails, the voltage U R2 = U Ref falls below the threshold voltage at one point in time, here 2.5 volts. The adjustable Zener diode TL blocks immediately, no more current flows through the REL relay and it drops. When the REL relay drops out, the system immediately switches to an internal power supply that continues to supply the consumers. Thus, with this circuit arrangement, the voltage threshold at which the switch is made from external to internal voltage supply is precisely defined.

Falls die externe Spannungsversorgung wieder an der Schaltungsanordnung anliegt wird, wie vorher erwähnt, wieder umgeschaltet.If the external power supply is connected to the Circuitry is present again, as previously mentioned switched.

Die Hysterese bestimmt sich aus einem fest definierten Spannungsverhältnis und ist bauelementeabhängig. Unter Hysterese wird die Spannungsdifferenz zwischen dem Anziehen des Relais REL und dem Abfallen des Relais REL verstanden.The hysteresis is determined from a firmly defined one Voltage ratio and depends on the component. Under hysteresis the voltage difference between the pickup of the relay REL and the releasing relay REL understood.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Relais (REL) bei einer festgelegten Spannungsschwellen, bestehend aus:
  • - einem ersten Potentialknotenpunkt (Vein) und einem zweiten Potentialknotenpunkt (0) zwischen denen eine Versorgungsspannung (Uein) abfällt,
  • - einer zu der Versorgungsspannung (Uein) parallelen Reihenschaltung bestehend aus einem ersten Widerstand (R1) und einem zweiten Widerstand (R2), wobei der erste Widerstand (R1) mit dem ersten Potentialknotenpunkt (Vein) und der zweite Widerstand (R2) mit dem zweiten Potentialknotenpunkt (0) verbunden ist,
  • - einer zu der Reihenschaltung der Widerstände parallel geschalteten Reihenschaltung bestehend aus dem Relais (REL) und einer regelbaren Zenerdiode (TL), bei der die Kathode der Zenerdiode (TL) und das Relais verbunden sind und bei der das Relais mit dem ersten Potentialknotenpunkt (Vein) und die Anode der Zenerdiode (TL) mit dem zweiten Potentialknotenpunkt (0) verbunden ist,
  • - einer Verbindung zwischen einem Referenzanschluß der Zenerdiode (TL) und einem Knotenpunkt, der zwischen dem ersten (R1) und dem zweiten Widerstand (R2) liegt.
1. Circuit arrangement for controlling a relay (REL) at a defined voltage threshold, consisting of:
  • - a first potential node (V a) and a second potential node (0) between which (a U) decreases a supply voltage,
  • - a to the supply voltage (U a) parallel series circuit consisting of a first resistor (R1) and a second resistor (R2), wherein the first resistor (R1) to the first potential node (V A) and the second resistor (R2) with is connected to the second potential node (0),
  • - A series circuit consisting of the relay (REL) and a controllable zener diode (TL), in which the cathode of the zener diode (TL) and the relay are connected and in which the relay is connected to the first potential node (V a ) and the anode of the Zener diode (TL) is connected to the second potential node (0),
  • - A connection between a reference terminal of the Zener diode (TL) and a node that lies between the first (R1) and the second resistor (R2).
2. Verwendung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 in einem Telekommunikationsendgerät im Notstromfall zum Zuschalten einer internen Versorgungsspannung bei Ausfall einer externen Versorgungsspannung bei einer unteren festgelegten Spannungsschwelle und zum erneuten Zuschalten der externen Versorgungsspannung bei Überschreiten einer oberen festgelegten Spannungsschwelle mittels des Relais (REL).2. Use of the circuit arrangement according to claim 1 in one Telecommunication terminal in the event of an emergency to connect one internal supply voltage if an external one fails Supply voltage at a lower fixed Voltage threshold and to switch on the external one again Supply voltage when an upper specified is exceeded Voltage threshold using the relay (REL).
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