DE947319C

DE947319C - Bridge circuit with an electromagnetic relay to display the disturbed bridge balance

Info

Publication number: DE947319C
Application number: DEA19503A
Authority: DE
Inventors: Ernst Voegeli
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1953-03-25
Filing date: 1954-01-16
Publication date: 1956-08-16

Description

Brückenschaltung mit einem elektromagnetischen Relais zur Anzeige des gestörten Brückengleichgewichtes Die Erfindung betrifft eine Brückenschaltung mit einem elektromagnetischen Relais zur Anzeige des gestörten Brückengleichgewichtes mit zwei in die von einem Speisepunkt ausgehenden Längszweige der Brücke gesdhalteten Relaiswicklungen, deren Durohflutungen bei B rückengleichgewicht einander kompensieren.Bridge circuit with an electromagnetic relay for display the disturbed bridge equilibrium The invention relates to a bridge circuit with an electromagnetic relay to indicate the disturbed bridge equilibrium with two in the longitudinal branches of the bridge starting from a feeding point Relay windings whose Durohflutungen compensate each other when the bridge is in equilibrium.

Brückenanordnungen werden bekanntlich mit Vorteil zur Auswertung von Widerstandsänderungen angewendet. Während nämlich eine Widerstandsänderung z. B. im Verhältnis 2: 1 in einer gewöhnlicken Masche höchstens eine Stromänderung im Verhältnis 1 : 2 hervorrufen kann (wenn die Masche keinen konstanten Serienwiderstand enthält), kann die gleiche Widerstandsänderung in einem Längsiweig einer Brücke eine mehrfache Stromänderung in deren Nullzweig verursachen. Bridge arrangements are known to be advantageous for the evaluation applied by changes in resistance. Namely, while a change in resistance z. B. in a ratio of 2: 1 in an ordinary mesh at most one change in current in a ratio of 1: 2 (if the mesh does not have a constant series resistance contains), the same change in resistance can occur in a longitudinal branch of a bridge cause a multiple current change in their zero branch.

Nachteilig ist jedoch in vielen Fällen der Umstand, daß die im Nullzweig umgesetzte Leistung, verglichen mit der gesamten lirückenleistung, gering ist. Sie reicht unter Umständen nicht mehr aus, um bei gegebener Speisespannung ein Relais mit einer bestimmten Kontaktkomhination zu betätigen. Ferner bereitet die oben als Vorteil genannte Eigenschaft der Brücke in dem Sinne oft Schwierigkeiten, daß auch Abweichungen der Längswiderstände vom Sollwert innerhalb der Fertigungstoleranzen Querströme hervorrufen, die in ungünstigen Fällen bereits den Wert des Anzugsstromes für das Relais überschreiten. In many cases, however, the disadvantage is the fact that the zero branch implemented performance is low compared to the total return performance. she Under certain circumstances, it is no longer sufficient to provide a relay with a given supply voltage to operate with a specific contact combination. Furthermore, the above as Advantage called property of the bridge in the sense that often difficulties too Deviations of the series resistance from the nominal value within the manufacturing tolerances Cause cross currents that in unfavorable cases already the value of the pick-up current for the relay.

Außer der Anordnung einer Relaiswicklung im Nullzweig ist auch eine Ausführung bekannt, bei der zwei auf demselben Kern befindliche Relaiswicklungen derart in zwei von einem Speisiepunkt ausgehende Längszweige geschaltet sind, daß sich im abgeglichenen Zustand ihre Durchfiutungen aufheben. Im einen wie im anderen Fall müssen sehr enge Widerstandstoleranzen der Schaltungselemente, was den Ausschuß sehr erhöht, oder zusätzliche regelbare Organe zur Nachregulierung, was die Ausführung sehr verteuert, vorgeschrieben werden, um den Einfluß von Fehlströmen auszuschalten. Zu beachten ist auch, daß die Schaltung, wenn Widerstandstoleranzen vorgesehen werden, auch gegen. In addition to the arrangement of a relay winding in the neutral branch, there is also one Known design in which two relay windings located on the same core are connected in two series branches proceeding from a feed point that their perfusion cancel each other in the balanced state. In one as in the other Case must have very close resistance tolerances of the circuit elements, which is the reject very increased, or additional adjustable organs to readjust what the execution very expensive, must be prescribed in order to eliminate the influence of fault currents. It should also be noted that the circuit, if resistance tolerances are provided, also against.

Toleranzen der Speisespannung, wie sie beispielsweise in Telephonnetzen auftreten, unempfindlich sein soll.Tolerances of the supply voltage, such as those in telephone networks occur, should be insensitive.

Die Erfindung vermeidet vorgenannte Nachteile bei Verwendung von zwei auf deniselben Relaiskern befindlichen Relaiswicklungen, die in zwei von einem Speisepunkt ausgehende Längszweige der Brücke geschaltet sind und deren Durchflutungen sich bei Brückengleichgewicht kompensieren, indem erfindungsgemäß eine dritte Relaiswicklung im Nullzweig der Brücke liegt, deren Durchflutung bei gestörtem Gleichgewicht durch die resultierende Durchflutung aus den beiden Relaisuvicklungen an den Bängszweigen verstärkt wird. The invention avoids the aforementioned disadvantages when using two relay windings located on the same relay core, which are in two of one Feed point outgoing series branches of the bridge are connected and their flow through compensate each other in the case of bridge equilibrium by adding a third relay winding according to the invention lies in the null branch of the bridge, the flow of which is through if the equilibrium is disturbed the resulting flow from the two relay windings on the Bängszweig is reinforced.

Da also die Widerstände der Elemente, aus denen sich die Brüclienscihaltung zusammensetzt, fabrik tionsgemäße Toleranzen aufweisen, wird die Brücke selten ganz abgeglichen sein; es können somit Fehlströme innerhalb der Brückenschaltung auftreten, die keine Erregung des Relais bewirken sollen. So there is the resistance of the elements that make up the bridge composed, have manufacturing tolerances, the bridge is seldom whole be balanced; fault currents can thus occur within the bridge circuit, which should not cause the relay to be excited.

Durch geeignete Dimensionierung der dritten, slith im Nullzweig der Brücke befindlichen Relaiswicklung in bezug auf die Längswicklungen ist es im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen möglich, die sich aus den Fehlströmen ergebende resultierende Durchflutung, im folgenden kurz als Fehldurohflutung bezeichnet, für alle Situationen, die sich ddurch ergeben, daß Fertigungstoleranzen für alle Schaltungselemente zugestanden werden, auf Werten. zu halten, die wesentlich unterhalb derjenigen Durchflutung liegen, bei weicher der Relaisanker angezogen würde. Zum Gegensatz zur Fehldurchflutung wird letztere Durchflutung im folgenden sinngemäß als Wirkdurchflutung bezeichnet.By appropriately dimensioning the third, slith in the zero branch of the Bridge located relay winding in relation to the longitudinal windings it is in contrast to the known arrangements possible, the resulting from the fault currents Flooding, in the following briefly referred to as incorrect duration flooding, for all situations, which result from the fact that manufacturing tolerances are allowed for all circuit elements be on values. to keep that well below those flow rates at which the relay armature would be attracted. In contrast to incorrect flow The latter flow is referred to in the following as effective flow.

Die Zeichnung dient zur näheren Erläuterung der Erfindung. The drawing serves to explain the invention in more detail.

Fig. 1 zeigt das Schaltschema eines Ausfüihrungsbeispiels, die Fig. 2 bis 7 dienen zur Erklärung des,Rechnungsganges zur Bestimmung des Verhältnisses der WiSkzur Fehldurchflutung, weiches Verhältnis zum sicheren Arbeiten des Relais möglichst groß sein soll. Fig. 1 shows the circuit diagram of an exemplary embodiment, the Fig. 2 to 7 are used to explain the invoice process to determine the relationship the WiSkfor incorrect flow, soft relationship to the safe working of the relay should be as large as possible.

Die beiden gleich großen Widerstände R 1 und R 2 in Fig. 1 und die beiden Wicklungen ii und III des Reladls D mit unter sich gleichen Wicklungs widerständen bilden die vier Längszweige einer Brücke. Die Wicklung D 1 ist im Nullzweig der Brücke angeordnet. Bei diesen WiderstandXsveiältnissen ist die Brücke abgeglinben, und das Relais D soll nicht ansprechen. Da der Nullzweig stromlos ist, wird die Wicklung D 1 nicht erregt. Durch die Wicklungen D II und D III fließen gleich große Ströme nach dem unteren Speisepunkt (-). Gleiche Windungs-zahlen und gegensinniger Anschluß gemäßden Bezeichnungen 1 bis 4 der Wicklungsenden sorgen dafür, daß die von diesen beiden Wicklungen erzeugten Durchfiutungen einander aufheben. Das Relais D kann also nicht erregt werden. The two equal resistors R 1 and R 2 in Fig. 1 and the two windings ii and III of the Reladls D with the same winding resistances form the four longitudinal branches of a bridge. The winding D 1 is in the zero branch Bridge arranged. With these resistance levels, the bridge has worn off, and the relay D should not respond. Since the zero branch is de-energized, the Winding D 1 not energized. The same size flow through the windings D II and D III Currents to the lower feed point (-). Same number of turns and opposite directions Connection according to the designations 1 to 4 of the winding ends ensure that the through-flows generated by these two windings cancel each other out. The relay So D cannot be excited.

Wird der Kontakt k geschlossen und damit der Widerstand R3 dem Widerstand R2 parallel geschaltet, so ist damit das Brückengleichgewicht gestört. Der Strom in den Wicklungen DII und DIll steigt an, in der ersteren jedoch stärker. Außerdem wird das Potential am Ende links des Nullzweiges gegenüber dem Ende rechts erhöht. Es fließt also ein Querstrom durch die Wicklung D 1 in Richtung 3-5. Wie aus den Bezeichnungen 1 bis 5 der Wicklungsenden hervorgeht, sind die drei Reiaiswicklungen derart geschattet daß die aus der Verschiedenheit der Ströme in den Längswicklungen D II und D III resultierende Durchflutung diejenige -der Wicklung D 1 im Nullzweig unterstützt. Somit kann das Relais seinen Anker anziehen. Jedenfalls bringen die beiden Längs wicklungen einen Gewinn gegenüber der Durchflutung der Wicklung D 1 allein, da die Änderung der Brückenströme gewisslermaßen an drei Orten erfaßt wird Diese Erhöhung der wirksamen Anzugsdufchflutung durch die Maßnahme gemäß der Erfindung würde aber die Brauchbarkeit der Blrücikensthaltung mit einem elcktromagnetischen Relais nicht verbessern, wenn in gleichem Maße auch die eingangs erwähnte Empfindlichkeit auf Querströme infolge Widerstands abweichungen ansteigen würde. If the contact k is closed and thus the resistor R3 the resistor If R2 is connected in parallel, the bridge equilibrium is disturbed. The current increases in the windings DII and DIll, but more so in the former. aside from that the potential at the end on the left of the zero branch is increased compared to the end on the right. A cross current therefore flows through winding D 1 in the direction of 3-5. As from the Designations 1 to 5 of the winding ends are the three Reiaiswicklungen shaded in such a way that the difference in the currents in the longitudinal windings D II and D III resulting flow through the winding D 1 in the zero branch supports. This allows the relay to attract its armature. Anyway, they bring two longitudinal windings a gain compared to the flow through the winding D 1 only because the change in the bridge currents is, so to speak, recorded at three locations This increase in the effective attraction odor flooding by the measure according to the invention but would the usefulness of holding the block with an elcktromagnetischen Relays do not improve, if to the same extent the sensitivity mentioned at the beginning on cross currents would increase due to deviations in resistance.

Daß aber die Erfindung gleichzeitig eine Erhöhung des Verhältnisses dlef Wirkdurchfiutung zur Felhldurchflutung mit sich bringen kann, soll die folgenden Überlegungen zeigen: Es hat sich herausgestellt, daß dieser Effekt abhängig ist von der Anzahl Windungen der Wicklungen D II und D III, verglichen mit der Windungszahl von Dl. Dies wird bei der nachstehenden Betrachtung verständlich: Liegen die Widterstandswerte für R2, D 1 und D III an der unteren Toleranzgrenze, so fließt durch diese Glieder ein Fehlstrom. Dieser wird im Relais D gerade kompensiert, - wenn die Wicklung D III gleich viele Windungen hat wie die Wicklung DI. In einer anderen Situation jedoch, bei der R I und D III den minimalen Widerstandswert aufweisen, fließt durch diese Längszweige ein Fehlstrom, ohne daß ein Querstrom zu fließen braneht. Auf diese Art FeS-strom würde das Relais D am wenigsten reagieren, wenn die Wicklung D III keine Windungen. hätte.But that the invention at the same time an increase in the ratio The following should be used if effective flow can bring about flooding in the rock Considerations show: It has been found that this effect is dependent on the number of turns of the windings D II and D III, compared with the number of turns von Dl. This becomes understandable when considering the following: Are the resistance values? for R2, D 1 and D III at the lower tolerance limit, then flows through these links a fault current. This is being compensated in relay D, - when winding D III has the same number of turns as the winding DI. In another situation, however, at which R I and D III have the minimum resistance value, flows through them Series branches a fault current without a cross current burning to flow. To this Type FeS current, the relay D would react the least if the winding D III no turns. would have.

Eine Fehldnrchfiutung im Relais D setzt sich zusammeln aus einem Anteil der Wicklung 1 und aus einer aus den Wicklungen II und III resultierenden Komponente. Diese ist der Windungszahl der Wicklungen II und III proportional. Stellt man die Fehldurchflutung in - Funktion der Windiingszahl. der Wicklungen D II und DIII graphisch dar, ergibt sich also eine Gerade. Um die im Relais D möglicherweise fließenden Fehlströme zu ermitteln, müssen alle denkbaren Widerstandsabweichungen innerhalb der Toleranz untersucht werden. Der Widerstand eines jeden der fünf Brückenteile kann einmal am oberen Ende und einmal am unteren Ende der erlaubten Toleranz liegen. Es ergeben sic!h hieraus 25 = 32 verschiedene Situationen. Diejenigen von ihnen, welche die größten Fehldufohflutungen ergeben, sind in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt. Ausgezogene Linien bedeuten - dabei die minimalen, punktierte Linien die maximal zulässigen Widerstände der Brücloenzweige. Die-zugehörigen Geraden (Fehldurchflutung als Funktion der Windungszahlen der Wicklungen D II und D III in Prozenten der Wicklung DI) sind in Fig. 5 aufgetragen. Der Berechnung liegen die folgenden, als Beispiel aufzufassenden Daten zugrunde: R I = 490 Q, R2=500Q, DII, D III = 250 Q, DI = 230 Q, 5400 Windungen, Toleranzen für R I und R2 + 59/o, für DI, DII und DIII 1 I0°/o, Speisespannung = 56 V (obere Toleranzgrenze zum Nennwert 48 V). Die mit zweistelligen Ziffern bezeichneten Geraden in den Fig. 5 und 6 sind nach folgendem Schema bezeichnet: Die erste Ziffer gibt die Ordnungsnummer derjenigen Figur innerhalb der Fig. 2 bis 7 an, in der die zugehörige Situation der Toleranzen der Schaltelemente dargestellt ist, die zweite Ziffer gibt die Ordnungsnummer dieser Situation innerhalb der betreffenden Figur an. So gehört die Gerade 21 zur Situation I in Fig. 2, die Gerade 32 zur Situation 2 in Fig. 3 usw. Die stark ausgezogenen Abschnitte der sich schneidenden Geraden in Fig. 5 begrenzen ein Feld, innerhalb dessen alle weiteren, zu den übrigen Widerstandssituationen gehörenden Geraden verlaufen. Als positiv ist diejenige Durchflutungsrichtung angenommen, die sich im Falle der Parallelschaltung der Widerstände R 2 und R 3 in der Sohaltungsanordnung gemäß Fig. I ergibt. A misdirection in relay D is made up of one Proportion of winding 1 and one resulting from windings II and III Component. This is proportional to the number of turns of the windings II and III. Provides the incorrect flow in - function of the number of windings. the Windings D II and DIII graphically, thus results in a straight line. To that in relay D possibly To determine flowing fault currents, all conceivable deviations in resistance must be determined be examined within the tolerance. The resistance of each of the five parts of the bridge can be once at the upper end and once at the lower end of the permitted tolerance. This results in 25 = 32 different situations. Those of them which result in the greatest false flooding are shown schematically in FIGS. 2 and 3 shown. Solid lines mean - while the minimal, dotted lines the maximum permissible resistance of the bridge branches. The associated straight lines (incorrect flow as a function of the number of turns of the windings D II and D III as a percentage of the winding DI) are plotted in FIG. 5. The calculation is as follows, as an example data to be understood: R I = 490 Q, R2 = 500Q, DII, D III = 250 Q, DI = 230 Q, 5400 turns, tolerances for R I and R2 + 59 / o, for DI, DII and DIII 1 I0 ° / o, Supply voltage = 56 V (upper tolerance limit for the nominal value 48 V). The two-digit Numbers denoted straight lines in Figs. 5 and 6 are designated according to the following scheme: The first digit gives the serial number of that figure within FIGS. 2 to 7, in which the associated situation of the tolerances of the switching elements is shown is, the second digit gives the serial number of this situation within the concerned Figure on. The straight line 21 belongs to situation I in FIG. 2, the straight line 32 to the situation 2 in Fig. 3 etc. The strongly drawn out sections of the intersecting straight lines in Fig. 5 delimit a field within which all further, to the remaining resistance situations corresponding straight lines. The direction of flow is assumed to be positive, which in the case of the parallel connection of the resistors R 2 and R 3 in the Sohaltungsanordnung according to Fig. I results.

Auf ähnliche Weise lassen sich auch die Widerstandsanordnungen für minimale Wirkdurchflutung bestimmen. Sie sind in Fig. 4 dargestellt, die dazugehörigen Geraden in Fig. 6, wobei für R3 = 525 Q .(oberer Toleranzwert zum Nennwert 500 Q) und für die Speisespannung 44 V (unterer Toleranzwert zum Nennwert 48 V) eingesetzt wurden. Die Bezeichnung ist analog derjenigen bei den Fehldurchflutungen. The resistor arrangements for determine the minimum effective flow. They are shown in Fig. 4, the associated Straight line in Fig. 6, where for R3 = 525 Q. (Upper tolerance value for nominal value 500 Q) and for the supply voltage 44 V (lower tolerance value for the nominal value 48 V) became. The designation is analogous to that of the false flooding.

Dividiert man die Werte für minimale Wirkdurchflutung das eine Mal durch die Werte für den maximalen positiven Fehllstrom, das andere Mal durch die Werte für den maximalen negativen Feblstrom, so erhält man die Kurve I bzw. 2 in Fig. 7. Aus diesen Kurven ist die wesentliche Verbesserung des Verhältnisses der Wirk- zur Fehldurchflutung durch die Erfindung ersichtlich. Währenddem das Verhältnis bei Windungszahl o (keine Längswicklungen) kaum von I verschieden ist, wird es durch die Längswicklungen beträchtlich verbessert und erreicht bei einem Windungszahlverhältnis. von 0,53 das Maximum von 4,2 (positiver Fehlstrom) bzw. 2,8 (negativer Fehlstrom). If you divide the values for minimum effective flow once by the values for the maximum positive fault current, the other time by the Values for the maximum negative feble current are obtained from curve I or 2 in Fig. 7. From these curves the major improvement in the ratio is the Effective for incorrect flow through the invention can be seen. Meanwhile the relationship if the number of turns o (no longitudinal turns) is hardly different from I, it becomes through the longitudinal windings are considerably improved and achieved at a number of turns ratio. of 0.53 the maximum of 4.2 (positive fault current) or 2.8 (negative fault current).

Die zahlenmäßigen Ergebnisse werden natürlich bei der Wahl von anderen Ausgangswerten anders ausfallen, der Gang der Berechnung wird jedoch derselbe sein. Ferner kann die W;iderstandsänderung im Längszweig auch in einer Erhöhung statt in einer Verminderung bestehen. The numerical results will be natural when choosing others The initial values will be different, but the calculation process will be the same. Furthermore, the change in resistance in the series branch can also take place in an increase consist in a reduction.

Claims

PATENT CLAIM Bridge circuit with an electromagnetic relay to display the disturbed bridge equilibrium with two into one feed point outgoing series branches of the bridge switched relay windings, their throughflow compensate each other at bridge equilibrium, characterized in that a third relay winding is in the neutral branch of the bridge, the flow of which is in the case of a faulty Equilibrium through the resulting flow from the two relay windings is reinforced in the longitudinal branches.

Documents considered: German Patent No. I47 359