DE68919610T2

DE68919610T2 - Logiksignalschaltung für ein abfallendes Relais.

Info

Publication number: DE68919610T2
Application number: DE68919610T
Authority: DE
Inventors: Bruce D Bender
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1989-09-14
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2009-09-15
Also published as: EP0360160A3; US4939776A; ATE114915T1; DE68919610D1; EP0360160A2; ES2064406T3; EP0360160B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Schaltung zum Erzeugen eines Signals, das aktiv ist, wenn ein Relais ausgelöst wird, zum Eliminieren von durch die Betätigung von Relaiskontakten verursachtem Rauschen und damit zum Verringern oder Eliminieren der Empfindlichkeit elektronischer Schaltungen für solches Rauschen. Ein solches erzeugtes Signal kann zum Abschalten der Signalquelle zu den Relaiskontakten, zum Beispiel trockenem Relaisschalten oder zur Maskierung von Datensammlung während des Abfallens eines Relais benutzt werden. Bestimmte Anwendungen dafür sind Fernsprechleitungsschaltungen, Datenerfassungs- und Übertragungssysteme und elektronische Schaltungen im allgemeinen, die durch die vom Relaisauslöserauschen verursachte Störung nachteilig beeinflußt werden können.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Im Stand der Technik ist bekannt, daß wenn zur Unterbrechung des Stromflusses oder zur Verbindung von ungleichen Spannungspotentialen Relaiskontakte benutzt werden, Lichtbogenbildung und Schauerentladungen auftreten können. Bei einigen Relaiskontaktarten tritt bei ihrer Verbindung Prellen auf, das den oben erwähnten Zustand verlängert und verschärft. Als Ergebnis durchdringen Hochfrequenzstörungen nahegelegene Schaltungen über metallische Verbindungen, kapazitive Verkopplung und elektromagnetische Strahlung. Diese Störungen können Rauschen und Datenfehler in solchen nahegelegenen elektronischen Schaltungen verursachen.
In Fernsprechteilnehmeranschlußschaltungen werden beispielsweise Relais oft zum Abschalten der Batteriespeiseschaltung und zum Aufschalten von Rufspannung auf die Teilnehmerleitung benützt. Wenn der Rufstrom von der Leitung entfernt wird, muß ein Satz von Relaiskontakten den Stromweg der Rufspannung unterbrechen und ein anderer den Stromweg zur Batteriespeiseschaltung wiederherstellen. Von beiden dieser Handlungen können ungewollte Auslösung von Sensoren und Störungsimpulse in nahegelegenen Schaltungen verursacht werden.
Gewöhnlich werden zur Unterdrückung von elektrischen Störungen Kondensatoren um die Relaiskontakte herum eingesetzt. Die Größe und Wirksamkeit dieser Kondensatoren ist oft begrenzt aufgrund des Erfordernisses für sowohl Hochfrequenzisolierung als auch Hochspannungsisolierung.
In US-Patent 3,558,910 wird eine bekannte Relaisschaltung mit einem Triac zur Verhinderung von Lichtbogenbildung beschrieben. In US-Patent 4,146,752 wird ein prellfreier Kontaktbetrieb mit einem Transistor beschrieben, der entsprechend einer Ladevorgangseinstellung immer stromleitfähiger gemacht wird. In US-Patent 4,300,024 ist eine Meßschaltung beschrieben, die die Wirkungen des Relaiskontaktprellens überwindet. In US-Patent 4,438,472 ist eine Gleichstrom-Lichtbogenlöschschaltung beschrieben, die Kontaktprellen bei Schließen von Kontakten verhindert, indem sie parallel zu einem Teil der Schaltung eine Diode vorsieht. In US-Patent 3,560,796 ist eine Relaissteuerschaltung beschrieben, die sicherstellt, daß Relaiskontaktprellen während eines Teils der angelegten Wechselstromquelle auftritt, um Kontaktabbrand zu eliminieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bietet eine einfache Schaltung und Verfahrensweise, die nicht nur die durch eine induktiven Stoß erzeugte Spannungsspitze eliminiert, sondern auch ein Signal erzeugt, das aktiv ist, während ein Relais ausgelöst wird und eine gegebene Zeitdauer danach. Dieses Signal kann zum Abschalten von Signale zu Relaiskontakten zuführenden Schaltungen benutzt werden, womit ermöglicht wird, daß das Relais ohne Strom oder Spannungspotentiale an seinen Kontakten abfallen kann, zum Beispiel trockenes Schalten. Das erzeugte Signal kann auch zum Sperren von Sensoren benutzt werden, die während des Schaltens der Relaiskontakte falsche Anzeigen geben könnten. In Fernsprechleitungsschaltungen kann das erzeugte Signal zum Sperren des Telefon-Gabelumschaltdetektors oder zum Abschalten der die Teilnehnmeranschlußleitung speisenden Batteriespeiseschaltung benutzt werden.
Im wesentlichen benützt die vorliegende Erfindung die Relaisspulenenergie zur Erzeugung eines Signals, das aktiv ist, während das Relais ausgelöst wird. Die Erfindung benutzt eine minimale Anzahl von Bauteilen und ist im Bezug auf die Zeitdauer, für die das erzeugte Signal nach Auslösen des Relais aktiv bleibt, einstellbar.
Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der beiliegenden Figuren und Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Figuren zeigt:
Figur 1 ein Verfahren nach dem Stand der Technik für die Deaktivierung einer Induktivität und zum Vermeiden eines induktiven Stromstoßes.
Figur 2 eine bevorzugte Ausführungsform einer die vorliegende Erfindung realisierenden Schaltung.
Figur 3 eine alternative Ausführungsform einer die vorliegende Erfindung realisierenden Schaltung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Ein bekanntes Verfahren nach dem Stand der Technik zum Abführen der magnetischen Energie von einer Relaisspule ist allgemein bei 10 in Figur 1 dargestellt. Wenn ein Relais aktiviert wird, speichert seine Spule L1 Energie in einem Magnetfeld. Wenn der Schalter S1 geöffnet wird, muß die Spule L1 energielos gemacht werden. Zur Deaktivierung der Spule L1 und damit zum Verhindern des großen induktiven Sapnnungsstoßes oder "induktiven Stoßes" ist eine Diode D1 parallel zur Relaisspule L1 gelegt. Wenn der Schalter S1 geöffnet wird, fließt ein abklingender Spulenstrom durch die Diode D1, bis die magnetische Energie abgeführt ist.
Nunmehr bezugnehmend auf Figur 2 ist allgemein bei 20 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wenn der Schalter S1 bei 22 geöffnet wird, wird die Spulenenergie von der Relaisspule L1 bei 24 durch einen als ein PNP-Transistor Q1 bei 26 dargestellten Transistor statt durch eine Diode, wie zuvor im Stand der Technik nach Figur 1 angewandt, abgeführt. Durch richtige Auswahl von Bauteilwerten genügt der den Emitter des PNP-Transistors 26 durchfließende Strom dazu, den Transistor 26 in Sättigung zu bringen und damit seine Kollektorspannung zur Annäherung an die positive Schienenspannung +V bei 28 zu zwingen. Der Kollektor 30 ist mit repräsentativ bei 32 dargestellten Logikschaltungen verbunden und koppelt ein erzeugtes Signal in die Logikschaltung 32, das aktiv ist, während die Relaisspule 24 ausgelöst wird. Der Widerstand R1 bei 34 und Kondensator C1 bei 36 erlauben, daß das Signal auf Leitung 30 für eine vorbestimmte Zeitdauer, nachdem der Transistor 26 aus der Sättigung herauskommt, aktiv bleibt, bestimmt durch die Entladung des Kondensators 36 durch den Widerstand 34. Der Wert des Widerstands 34 ist groß genug, zu erlauben, daß der Transistor 26 in Sättigung geht. Die Kapazität des Kondensators 36 ist durch die Menge der in der Relaisspule 24 verfügbaren magnetischen Energie, zum Beispiel LI², und die zum Laden des Kondensators 36 erforderliche Energie, zum Beispiel CV², begrenzt. Der Transistor 26 eliminiert damit die mit dem induktiven Stoß verbundene Spannungsspitze und stellt ein Logiksignal bereit, das während des Kontaktprellens zur Eliminierung von Strom und Spannung an den Kontakten S1 zu benutzen ist.
Nunmehr bezugnehmend auf Figur 3 ist allgemein bei 40 eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, in der die oben erwähnte Begrenzung der Kapazität nicht vorliegt. Die Schaltung der Figur 3 entlädt den Kondensator 42 durch einen NPN- Transistor 44 und stellt damit ein negatives aktives Signal auf der Leitung 46 zur Logikschaltung 48 bereit, dessen Verzögerungszeit durch das Wiederaufladen des Kondensators 42 durch den Widerstand 50 bestimmt ist. Da die Spulenenergie von der Spule 52 der Spule L1 des Relais S1 nur zur Auslösung benutzt wird und nicht zum Laden des Kondensators 42 benötigt wird, können die Kapazität vergrößert und längere Verzögerungszeiten erreicht werden, womit die vorbestimmte Zeitdauer, während der das erzeugte Signal aktiv ist, verlängert werden kann.

Claims

1. Schaltung zum Verringern des induktiven Stromstoßes eines auslösenden Relais mit einem Schalterkontakt (S1) und einer Relaiswicklung (L1), und zum Erzeugen eines Logiksignals, mit:

einem mit der besagten Relaiswicklung (L1) verkoppelten Transistorschaltungsmittel (Q1) zum Abführen von in der besagten Relaiswicklung gespeicherter Wicklungsenergie, wenn eine Spannungsguelle (+V) an der besagten Relaiswicklung abgetrennt wird;

einem Mittel, um das besagte Transistorschaltungsmittel in Sättigung zu bringen, so daß ein Ausgangssignal (30, 46) mit einem gewünschten Spannungspegel erzeugt wird;

Mitteln (C1, R1) zum Halten des besagten erzeugten Ausgangssignals auf dem besagten gewünschten Spannungspegel für eine vorbestimmte Zeitdauer, nachdem die besagte Transistorschaltung aus der Sättigung herauskommt; und

einem Mittel zum Ankoppeln des besagten erzeugten Ausgangssignals an eine Logikschaltungsanordnung (32, 48) für die besagte vorbestimmte Zeitdauer, so daß das besagte erzeugte Ausgangssignal aktiv ist, während der besagte Relaiskontakt ausgelöst wird,

wobei die besagte Relaiswicklungsenergie das besagte Ausgangssignal erzeugt, während das besagte Relais ausgelöst wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei der besagte Transistor (Q1) ein PNP-Transistor (26) ist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, wobei das besagte erzeugte Ausgangssignal der an die besagte Relaiswicklung angelegten Plusversorgungsschienenspannung annähernd gleich ist.

4. Schaltung nach Anspruch 1, wobei das besagte Ausgangssignal als Steuersignal zum Abschalten der die besagten Relaiskontakte versorgenden Schaltungsanordnung verkoppelt ist, um trockenes Schalten des besagten Relais zu ermöglichen.

5. Schaltung nach Anspruch 1, wobei das besagte Ausgangssignal als Steuersignal zum Sperren von Meßfühlern verkoppelt ist.

6. Schaltung nach Anspruch 1, wobei das besagte Ausgangssignal als Steuersignal an eine Fernsprechleitungsschaltung angekoppelt ist, um den Fernsprecher- Gabelschalterdetektor zu sperren.

7. Schaltung nach Anspruch 1, wobei das besagte Ausgangssignal als Steuersignal an eine Fernsprechleitungsschaltung angekoppelt ist, um die eine Teilnehmerleitung speisende Batteriespeiseschaltung abzuschalten.

8. Schaltung nach Anspruch 1, wobei das besagte Mittel zum Aufrechterhalten des besagten erzeugten Ausgangssignals auf dem besagten gewünschten Spannungspegel folgendes umfaßt:

eine Widerstands-Kondensatorschaltung (RC) mit einem Widerstandsmittel und einem Kondensatormittel, wobei der Wert des besagten Widerstandsmittels groß genug ist, das Sättigen des besagten Transistorschaltungsmittels (Q1) zu bewirken, und wobei die Zeitkonstante der besagten RC-Schaltung im entsprechenden Verhältnis zur besagten vorbestimmten Zeitdauer steht.

9. Schaltung nach Anspruch 8, wobei die Abführung von induktiver Energie durch das besagte Transistorschaltungsmittel (Q1) im wesentlichen die mit der besagten Relaiswicklungsentladung verbundene Spannungsspitze beseitigt, und das besagte Ausgangssignal für eine dem Kontaktprellen entsprechende Zeitdauer aktiv ist, so daß das besagte Ausgangssignal ein Steuersignal zum Beseitigen von Strom und Spannung am besagten Schalterkontakt ist.

10. Schaltung zum Benutzen der Relaiswicklungsenergie zum Erzeugen eines Signals, das während der Auslösung des besagten Relais aktiv ist, mit:

einer mit der Relaiswicklung (L1) eines abfallenden Relais mit einem Schaltkontakt (S1) verkoppelten aktiven Transistorschaltung (Q1);

Widerstands-Kondensator(RC) -Schaltungsmitteln (C1, R1), die so mit der besagten aktiven Transistorschaltung (Q1) verkoppelt sind, daß das Auslösen des besagten Relais und die Entregung der besagten Relaiswicklung (L1) das Entladen des Kondensators (C1) des besagten RC-Schaltungmittels durch die besagte aktive Transistorschaltung (Q1) bewirkt, und wobei an einem Ausgang der besagten Transistorschaltung bewirkt wird, daß ein aktives Signal eine Verzögerungszeit besitzt, die durch das Wiederaufladen des besagten Kondensators durch den Widerstand (R1) des besagten RC-Schaltungsmittels bestimmt wird; und

einem das aktive Signal an eine Logikschaltungsanordnung (48) ankoppelnden Mittel (46) zum Ableiten eines Steuersignals mit einer der Periode des Kontaktprellens des besagten Relais entsprechenden Zeitdauer.

11. Schaltung nach Anspruch 10, wobei die besagte aktive Transistorschaltung (Q1) einen NPN-Transistor (44) mit einem negativen aktiven Signal enthält, wobei die Wicklungsenergie der besagten Relaiswicklung als Auslöser benutzt wird, und der besagte Kondensator (C1) aus einer Spannungsquelle (+V) aufgeladen wird, wodurch eine höhere Kapazitätsgröße und entsprechend verlängerte Verzögerungszeit ermöglicht wird.

Liste der Bezugszeichen

D1 = Diode

L1, L4, 24, 52 = Relaisspule

S1, 22 = Schalter

Q1, 26,44 = Transistor

R1, 34, 50 = Widerstand

C1, 36, 42 = Kondensator

30 = Kollektor

32,48 = Logikschaltung

46 = Leitung