DE69202108T2 - Auxiliary switching device for main switching device. - Google Patents
Auxiliary switching device for main switching device.Info
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Description
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein als Zusatz zu einem Hauptschaltgerät gedachtes Hilfsschaltgerät, welches in einem neben dem Hauptgerät befestigten Gehäuse ein bewegliches Schalterbetätigungselement besitzt, das über Koppelungsmittel mit einem mit den beweglichen Kontakten des Hauptgerätes verbundenen Organ gekoppelt werden kann, und welches dazu dient, den Strom zwischen zwei Anschlußklemmen zu schalten.The present invention is an auxiliary switching device intended as an addition to a main switching device, which has a movable switch actuating element in a housing fastened next to the main device, which can be coupled via coupling means to an element connected to the movable contacts of the main device, and which serves to switch the current between two connection terminals.
Gegenwärtig werden Kontaktblöcke oder Hilfsschalter angeboten, um entweder auf der Frontplatte eines Hauptschützes oder seitlich davon angebracht zu werden. Diese Hilfskontakte bilden Hilfspole des Schaltschützes und werden gleichzeitig mit den Hauptkontakten betätigt. Sie erfüllen verschiedene Nebenfunktionen: Steuerung der Selbsthaltefunktion, Einfügung des Zusatzwiderstandes zum Elektromagneten bei Gleichstrom, Steuerung der Kontroll- und Anzeigefunktionen, Verriegelung zwischen verschiedenen Schaltschützen, Verbindung mit speicherprogrammierbaren Steuerungen usw.Currently, contact blocks or auxiliary switches are offered to be mounted either on the front panel of a main contactor or on its side. These auxiliary contacts form auxiliary poles of the contactor and are operated simultaneously with the main contacts. They perform various secondary functions: control of the self-holding function, insertion of the additional resistance to the electromagnet in direct current, control of the control and display functions, interlocking between different contactors, connection to programmable logic controllers, etc.
Bimetallrelais oder Trennschalter können gleichfalls mit Hilfskontakten ausgerüstet werden.Bimetallic relays or isolating switches can also be equipped with auxiliary contacts.
Man unterscheidet zwischen unmittelbar öffnenden bzw. schließenden Hilfskontakten, welche gleichzeitig mit den Hauptpolen schalten, und verzögerten Kontakten, welche mit einem gewissen Verzug nach dem Schließen bzw. Öffnen des Hauptschützes schalten.A distinction is made between immediately opening or closing auxiliary contacts, which switch simultaneously with the main poles, and delayed contacts, which switch with a certain delay after the closing or opening of the main contactor.
Jeder Hilfskontakt besteht, genau wie ein Hauptkontakt, aus einem festen Kontakt und aus einem beweglichen Kontakt, welcher an den entsprechenden festen Kontakt angepreßt wird oder nicht. Ein Betätigungsglied der beweglichen Kontakte ist mit den beweglichen Teilen des Hauptschützes gekoppelt. Die Patente FR-A-2555 804 und EP-A- 0086 698 erläutern traditionelle Hilfskontaktblöcke. Diese traditionellen Hilfskontakte besitzen den Nachteil, daß sie der Alterung unterworfen sind und vor allem in aggressiver Umgebung eine beschränkte Lebensdauer aufweisen.Each auxiliary contact, like a main contact, consists of a fixed contact and a moving contact, which is pressed or not against the corresponding fixed contact. An actuator of the moving contacts is coupled to the moving parts of the main contactor. Patents FR-A-2555 804 and EP-A- 0086 698 explain traditional auxiliary contact blocks. These traditional auxiliary contacts have the disadvantage that they are subject to ageing and have a limited lifespan, especially in aggressive environments.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Umschaltvorrichtung als Schaltgerätzusatz zu bilden, in welcher Detektoren mit statischen (d.h. kontaktlosen) Ausgängen die traditionellen Hilfskontakte (d.h. mit beweglichen Kontakten) ersetzen. Ein auf dieser Detektionstechnologie beruhender Hilfskontaktblock besitzt zahlreiche Vorteile. Zusätzlich zu einem niedrigen Herstellungspreis unterliegt er, unabhängig von der Anzahl der Schaltspiele, keiner Alterung und keiner Abnutzung. Er paßt hervorragend zu elektronischen Automatisierungsgeräten, insbesondere zu den Eigenschaften der Eingänge von speicherprogrammierbaren Steuerungen vom Typ 24V Gleichstrom. Er weist eine gute Beständigkeit in rauher Industrieumgebung (insbesondere in gefährlicher Atmosphäre) auf. Das erfindungsgemäße Gerät ist nach Hinzufügen einer Leistungsstufe in der Lage, einen Strom von mehreren Ampere unter 250 V oder mehr zu schalten. In einer anderen Anwendung kann es verzögerte Hilfskontakte, Öffner und Schließer, in traditioneller Ausführung durch eine Ausführung in Halbleitertechnologie ersetzen.The object of the present invention is to provide a switching device as a switching device accessory in which detectors with static (ie contactless) outputs replace the traditional auxiliary contacts (ie with moving contacts). An auxiliary contact block based on this detection technology has numerous advantages. In addition to a low manufacturing cost, it is not subject to aging or wear, regardless of the number of switching cycles. It is an excellent match for electronic automation devices, in particular for the characteristics of the inputs of programmable logic controllers of the 24V direct current type. It has good resistance in harsh industrial environments (in particular in hazardous atmospheres). The device according to the invention is capable of switching a current of several amperes under 250 V or more after adding a power stage. In another application It can replace delayed auxiliary contacts, normally closed and normally closed, in traditional design with a design using semiconductor technology.
Erfindungsgemäß ist das Gerät dadurch gekennzeichnet, daß es eine im Gehäuse untergebrachte Schaltung vom Typ Annäherungsdetektor besitzt, die in der Lage ist, die Bewegungen des beweglichen Schalterbetätigungselementes zu erkennen und so je nach Stellung des beweglichen Organs des Hauptgerätes die Umschaltung zwischen besagten Anschlußklemmen vorzunehmen.According to the invention, the device is characterized in that it has a proximity detector type circuit housed in the housing, which is able to detect the movements of the movable switch actuating element and thus to carry out the switching between said connection terminals depending on the position of the movable member of the main device.
Nach einem bevorzugten Merkmal ist der im Gehäuse untergebrachte Detektor ein induktiver Detektor, und das bewegliche Element besteht mindestens teilweise aus Metall, um so mit dem Detektor zusammenarbeiten zu können.According to a preferred feature, the detector housed in the housing is an inductive detector and the movable element is made at least partially of metal so as to cooperate with the detector.
Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal besitzt das Gerät eine bedruckte Leiterplatte, die mindestens eine, eine Induktionsspule des Oszillators der induktiven Schaltung bildende Leiterbahnwindung, aufweist.According to a further preferred feature, the device has a printed circuit board which has at least one conductor track winding forming an induction coil of the oscillator of the inductive circuit.
Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal besitzt das Gerät eine mit der Induktionsspule gekoppelte Detektorschaltung, welche den Kreis zwischen den Anschlußklemmen öffnet und schließt.According to a further preferred feature, the device has a detector circuit coupled to the induction coil, which opens and closes the circuit between the connection terminals.
Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal besitzt das Gerät eine durch die Detektorschaltung gesteuerte Ausgangsleistungsstufe, welche den Strom zwischen den Anschlußklemmen schaltet.According to a further preferred feature, the device has an output power stage controlled by the detector circuit, which switches the current between the connection terminals.
Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal besitzt das Gerät eine zwischen die Detektorschaltung und die Ausgangsleistungsstufe eingefügte programmierbare elektronische Verzögerungsschaltung.According to a further preferred feature, the device has a programmable electronic delay circuit inserted between the detector circuit and the output power stage.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beispielshalber angeführten und auf den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsarten im einzelnen beschrieben. Dabei zeigen:The invention is described in detail below with reference to the embodiments given by way of example and shown in the accompanying drawings. In the drawings:
- Bild 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hilfsschaltblockes, welcher auf die Frontplatte des Hauptschützes montiert wird;- Figure 1 is a schematic representation of an auxiliary switching block according to the invention, which is mounted on the front plate of the main contactor;
- Bild 2 eine schematische Vorderansicht des Hilfsschaltblockes;- Figure 2 is a schematic front view of the auxiliary switch block;
- Bild 3 eine schematische Darstellung der im Hilfsschaltblock untergebrachten gedruckten Schaltung;- Figure 3 is a schematic representation of the printed circuit housed in the auxiliary circuit block;
- Bild 4 das Schaltbild der mit dem Hilfsschaltblock verbundenen Elektronik;- Figure 4 shows the circuit diagram of the electronics connected to the auxiliary switch block;
- Bild 5 eine schematische Darstellung eines mit einer Leistungsstufe ausgerüsteten erfindungsgemäßen Hilfsgerätes;- Figure 5 is a schematic representation of an auxiliary device according to the invention equipped with a power stage;
- Bild 6 eine schematische Darstellung eines eine verzögerte Kontaktfunktion ausübenden erfindungsgemäßen Hilfsgerätes;- Figure 6 is a schematic representation of an auxiliary device according to the invention performing a delayed contact function;
- Bild 7 Chronogramme betreffend das verzögerte Gerät nach Bild 6.- Figure 7 Chronograms concerning the delayed device according to Figure 6.
Das erfindungsgemäße Hilfsschaltgerät 1 wird an einem Hauptgerät 2 angebracht. In der auf den Bildern 1 und 2 dargestellten Ausführungsart wird dieses Hauptgerät 2 durch ein Schaltschütz gebildet.The auxiliary switching device 1 according to the invention is attached to a main device 2. In the embodiment shown in Figures 1 and 2, this main device 2 is formed by a contactor.
Das auf den Bildern 1 und 2 dargestellte Hilfsgerät 1 ist ein Block für frontseitige Montage. Alternativ könnte es sich um ein Gerät für seitliche Montage handeln.The auxiliary device 1 shown in Figures 1 and 2 is a block for front mounting. Alternatively, it could be a device for side mounting.
Das Hauptgerät 2 besitzt eine Sohle oder Sockel 22 zur Befestigung auf einer Montageebene. Es besitzt mehrere Schaltpole zur Steuerung von Leistungskreisen.The main unit 2 has a base or socket 22 for attachment to a mounting plane. It has several switching poles for controlling power circuits.
Das Gehäuse 21 des Hauptgerätes 2 besitzt Wangen oder Trennwände 23, welche sich rechtwinklig zur Frontplatte erstrecken und mit Klemmschrauben 25 bestückte Leistungsklemmen 24 abgrenzen. Die Frontplatte des Gehäuses besitzt Befestigungsmittel wie zum Beispiel 27, um das Gehäuse des Hilfsblockes 1 aufzunehmen.The housing 21 of the main unit 2 has cheeks or partitions 23 which extend at right angles to the front panel and delimit power terminals 24 equipped with clamping screws 25. The front panel of the housing has fastening means such as 27 to accommodate the housing of the auxiliary block 1.
Im Gehäuse 21 ist ein Elektromagnet untergebracht, welcher die Verschiebungen der beweglichen Kontakte ausführt. Wenn dieses Antriebsorgan gespeist wird, werden die beweglichen Kontakte gegen die mit den Leistungsklemmen verbundenen festen Kontakte gedrückt. Das bewegliche Organ 28, welches die beweglichen Kontakte trägt und mit dem beweglichen Teil des Elektromagneten verbunden ist, führt eine Querbewegung durch, womit es sich um Kontakte mit zweifacher Unterbrechung handelt. Dieses bewegliche Organ besitzt Verbindungsmittel 29, welche durch das Gehäuse hindurch nach außen geführt werden.The housing 21 houses an electromagnet which carries out the movements of the moving contacts. When this drive element is powered, the moving contacts are pressed against the fixed contacts connected to the power terminals. The moving element 28, which carries the moving contacts and is connected to the moving part of the electromagnet, performs a transverse movement, thus producing double-break contacts. This moving element has connecting means 29 which pass through the housing to the outside.
Das Hilfsschaltgerät 1 besitzt ein mit Befestigungs- und Verriegelungsmitteln, die zu den Befestigungsmitteln 27 des Hauptgerätes passen, ausgerüstetes Gehäuse 11. Diese Befestigungsmittel bestehen aus einer schwalbenschwanzförmigen Rille, mit welcher das Gehäuse 11 auf die die Befestigungsmittel 27 bildende Führung geschoben werden kann. Ein Riegel sorgt für die Verriegelung des Gehäuses 11 auf dem Gehäuse 21. Das Gehäuse 11 weist Hilfsklemmen 12, 13 für äußere Anschlüsse auf.The auxiliary switching device 1 has a housing 11 equipped with fastening and locking means that match the fastening means 27 of the main device. These fastening means consist of a dovetail-shaped groove with which the housing 11 can be pushed onto the guide forming the fastening means 27. A latch ensures that the housing 11 is locked onto the housing 21. The housing 11 has auxiliary terminals 12, 13 for external connections.
Das Hilfsgerät 1 weist ein mit Verbindungsmitteln 16 ausgerüstetes bewegliches Element bzw. einen Schieber 14 auf, mit dem es mit den Verbindungsmitteln 29 gekoppelt werden kann, wenn das Hilfsgerät 1 auf das Hauptschützgerät 2 montiert ist. Dieser bewegliche Schieber 14 wird im Gehäuse 11 in Querrichtung so geführt, daß er in der Querbewegungsebene des beweglichen Organs 28 gleitet. Der Schieber 14 bewegt sich parallel zu einer im Gehäuse 11 untergebrachten und mit den Anschlußklemmen 12 und 13 verbundenen Unterbrechungsschaltung 3. Diese Unterbrechungsschaltung 3 besitzt eine Schaltung vom Typ Annäherungsdetektor, welche die Bewegungen des beweglichen Schiebers 14 erkennt und den Strom zwischen den Klemmen 12 und 13 schaltet.The auxiliary device 1 has a movable element or a slide 14 equipped with connecting means 16, with which it can be coupled to the connecting means 29 when the auxiliary device 1 is mounted on the main contactor device 2. This movable slide 14 is guided in the housing 11 in the transverse direction so that it is in the transverse plane of movement of the movable member 28. The slide 14 moves parallel to an interruption circuit 3 housed in the housing 11 and connected to the connection terminals 12 and 13. This interruption circuit 3 has a proximity detector type circuit which detects the movements of the movable slide 14 and switches the current between the terminals 12 and 13.
In der auf den Zeichnungen dargestellten Ausführungsart ist diese Unterbrechungsschaltung 3 vom Typ eines induktiven Annäherungsdetektors. Sie wird auf den Bildern 3 und 6 detailliert dargestellt.In the embodiment shown in the drawings, this interruption circuit 3 is of the inductive proximity detector type. It is shown in detail in Figures 3 and 6.
Die Unterbrechungsschaltung 3 der auf den Bildern 3 bis 6 dargestellten Ausführungsarten enthält einen ein wechselndes elektromagnetisches Feld erzeugenden Oszillator. Der bewegliche Schieber 14 besitzt einen Metallschirm 15, in welchem Wirbelströme induziert werden, wenn er sich in das magnetische Feld begibt. Die im Metallschirm umgesetzte elektrische Leistung dämpft die Schwingungen der Schaltung.The interruption circuit 3 of the embodiments shown in Figures 3 to 6 contains an oscillator that generates an alternating electromagnetic field. The movable slide 14 has a metal screen 15 in which eddy currents are induced when it enters the magnetic field. The electrical power converted in the metal screen dampens the oscillations of the circuit.
Die Unterbrechungsschaltung 3 ist im Gehäuse 11 auf einer bedruckten Leiterplatte 6, die die zur Erfüllung der Unterbrechungsfunktionen notwendigen elektronischen Bauteile trägt, untergebracht. Die bedruckte Leiterplatte 6 besitzt eine zu der auf Bild 4 detailliert dargestellten elektronischen Unterbrechungsschaltung 3 gehörende und mit den beiden Klemmen 12 und 13 verbundene Leiterbahnwindung 31. In der Ausführungsart von Bild 3 besitzt die Leiterplatte 6 eine zu einer zweiten Unterbrechungsschaltung 4 gehörende zweite Leiterbahnwindung 41. Das Gerät besitzt zwei Schalter. Die bedruckte Leiterplatte 6 trägt die beiden respektive mit den elektronischen Schaltungen 3 und 4 verbundene Windungen 31 und 41. Die Anzahl und Art dieser Schalter (Schließer, Öffner) können dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden.The interruption circuit 3 is housed in the housing 11 on a printed circuit board 6, which carries the electronic components necessary to fulfill the interruption functions. The printed circuit board 6 has a conductor winding 31 belonging to the electronic interruption circuit 3 shown in detail in Figure 4 and connected to the two terminals 12 and 13. In the embodiment shown in Figure 3, the circuit board 6 has a second conductor winding 41 belonging to a second interruption circuit 4. The device has two switches. The printed circuit board 6 carries the two windings 31 and 41 connected to the electronic circuits 3 and 4. The number and type of these switches (normally open, normally closed) can be adapted to the respective application.
Die Leiterbahnwindung 31 bzw. 41 bildet eine Induktionsspule, die ein wechselndes elektromagnetisches Feld erzeugt, in welchem sich der Metallschirm 15 bewegt.The conductor winding 31 or 41 forms an induction coil which generates an alternating electromagnetic field in which the metal shield 15 moves.
Die Schaltung 3 besitzt eine einen induktiven Annäherungsdetektor bildende analoge Schaltung 32, deren Pins 1 und 6 mit den Anschlußklemmen 12 und 13 verbunden sind. Die Schaltung 32 umfaßt eine Ausgangsstufe, welche den Kreis zwischen der auf 0 V liegenden Klemme 12 und der Klemme 13 (+Vcc) öffnet und schließt. Diese Schaltung 32 ist über ihre Pins 3 und 7 mit der Induktionsspule 31 verbunden, parallel zu welcher ein Kondensator 33 montiert ist. Die Dämpfung dieses Oszillators durch den Metallschirm 15 bewirkt die Umschaltung der Ausgangsstufe der Schaltung 32.The circuit 3 has an analog circuit 32 forming an inductive proximity detector, whose pins 1 and 6 are connected to the connection terminals 12 and 13. The circuit 32 comprises an output stage which opens and closes the circuit between the terminal 12, which is at 0 V, and the terminal 13 (+Vcc). This circuit 32 is connected via its pins 3 and 7 to the induction coil 31, in parallel with which a capacitor 33 is mounted. The damping of this oscillator by the metal screen 15 causes the switching of the output stage of the circuit 32.
In der auf Bild 5 dargestellten Ausführungsart besitzt das Gerät einen Leistungsverstärker 34, welcher den Strom zwischen den Klemmen 12 und 13 schaltet. Dieser Leistungsverstärker 34 wird durch die Detektorschaltung 32 gesteuert. Dieser Leistungsverstärker 34 besteht bei Gleichstrom aus einem Leistungstransistor und bei Wechselstrom aus Thyristoren oder Triacs. Damit kann ein Strom von mehreren Ampere unter 250 V oder mehr geschaltet werden.In the embodiment shown in Figure 5, the device has a power amplifier 34 which switches the current between terminals 12 and 13. This power amplifier 34 is controlled by the detector circuit 32. This Power amplifier 34 consists of a power transistor for direct current and of thyristors or triacs for alternating current. This enables a current of several amperes to be switched at 250 V or more.
In der auf Bild 6 dargestellten Ausführungsart besitzt das Gerät eine Verzögerungsfunktion. Eine programmierbare elektronische Verzögerungsschaltung 35 bereitet das Ausgangssignal der Detektorschaltung 32 auf. Dieses Verzögerungsglied 35 steuert eine Ausgangsleistungsstufe 34, die die Umschaltung des Stromes zwischen den Klemmen 12 und 13 steuert. Dieses Gerät macht es möglich, die herkömmlichen verzögerten Hilfskontakte, Schließer und Öffner, durch Halbleitertechnologie zu ersetzen.In the embodiment shown in Figure 6, the device has a delay function. A programmable electronic delay circuit 35 processes the output signal of the detector circuit 32. This delay element 35 controls an output power stage 34, which controls the switching of the current between the terminals 12 and 13. This device makes it possible to replace the conventional delayed auxiliary contacts, normally open and normally closed, with semiconductor technology.
Zu erwähnen ist, daß das Gerät in den beschriebenen Anwendungen stets nur zwei Anschlußklemmen besitzt.It should be noted that in the applications described, the device always has only two connection terminals.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Gerätes erläutert.The functionality of the device is explained below.
Im normal geöffneten Zustand wird die zum Funktionieren der elektronischen Schaltung 3 oder 4 benötigte Energie an den Klemmen 12 und 13 in Form eines für die an den Klemmen 12 und 13 angeschlossene Last annehmbaren Leckstroms entnommen.In the normally open state, the energy required for the functioning of the electronic circuit 3 or 4 is taken from terminals 12 and 13 in the form of a leakage current acceptable for the load connected to terminals 12 and 13.
Wenn der den Schirm tragende Schieber 14 durch das Hauptgerät quer verschoben wird, schließt der Detektor den Kreis zwischen den Klemmen 12 und 13 und die zum Funktionieren notwendige Energie wird durch eine für die Last annehmbare Restspannung geliefert.When the slider 14 supporting the screen is moved transversely by the main unit, the detector closes the circuit between terminals 12 and 13 and the energy necessary for its functioning is supplied by a residual voltage acceptable to the load.
Bild 7 zeigt die Chronogramme des verzögerten Gerätes nach Bild 6, für einen Arbeitskontakt (NO) und einen Ruhekontakt (NC).Figure 7 shows the chronograms of the delayed device according to Figure 6, for a normally open contact (NO) and a normally closed contact (NC).
Selbstverständlich sind verschiedene Varianten und Verbesserungen von Einzelheiten denkbar, ohne den Rahmen der hiermit beanspruchten Erfindung zu überschreiten.Of course, various variants and improvements of details are conceivable without exceeding the scope of the invention claimed here.
Der Annäherungsdetektor 3 des Hilfsgerätes könnte statt induktiv von einem andern Typ sein, zum Beispiel: Hall-Effekt, usw...The proximity detector 3 of the auxiliary device could be of another type instead of inductive, for example: Hall effect, etc...
Das erfindungsgemäße Hilfsgerät könnte auf ein Bimetallrelais montiert werden.The auxiliary device according to the invention could be mounted on a bimetal relay.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |