EP0185377B1 - Signalling circuit - Google Patents
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- EP0185377B1 EP0185377B1 EP85116256A EP85116256A EP0185377B1 EP 0185377 B1 EP0185377 B1 EP 0185377B1 EP 85116256 A EP85116256 A EP 85116256A EP 85116256 A EP85116256 A EP 85116256A EP 0185377 B1 EP0185377 B1 EP 0185377B1
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- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B23/00—Alarms responsive to unspecified undesired or abnormal conditions
Definitions
- the fault status signals are expediently displayed using a display element.
- the operating voltage for the signaling circuit itself is advantageously independent of the supply voltage of the signal evaluation.
- monitoring circuits with an open collector output are used for the devices to be monitored, an OR operation can be easily achieved by connecting the outputs in parallel for the error messages.
- a signaling circuit is then required which, depending on the output signals of the monitoring circuits, supplies ground potential at the relevant output and optionally indicates an error state optically.
- the signaling circuit can be dimensioned for a specific operating voltage and can be adapted to the operating voltage available in each case with differently sized series resistors in rough steps via internal bridges or by changing the frame wiring, which, however, involves additional effort. If a voltage regulator is provided for the operating voltage, an undesirably large power loss results even in the normal state.
- the object of the invention is therefore to design a signaling circuit in such a way that it operates reliably in a wide range of operating voltage with the lowest possible power consumption.
- the signaling circuit is designed to achieve this object in such a way that a switching path of a first electronic switch is arranged between the first output and reference potential and a switching path of a second electronic switch is arranged between the second output and reference potential and that the signaling circuit is connected to an operating voltage source Contains constant current circuit with a parallel circuit connected to it from a first current path and a second current path and that the first electronic switch can be controlled by the current flowing in the first current path and the second electronic switch by the current flowing in the second current path and that the two current paths are dependent can be controlled by the input criteria in such a way that in the first input criterion the first current path is conductive and the second current path is blocked and in the second input criterion the second current path ad conductive and the first current path is blocked.
- the signaling circuit emits reference potential at the first output in one switching state and reference potential at the other output in the other switching state.
- the associated electronic switch is open or high-resistance at the output that is not connected to the reference potential.
- the measures according to the invention result in the advantage that the signaling circuit can be fed from operating voltage sources with very different nominal values of the voltage with a low power loss and can therefore be used particularly universally. Since circuit parts arranged in parallel and functioning simultaneously are largely avoided, this results in a particularly low power loss.
- the signaling circuit is designed such that a first input criterion is a predetermined control potential and a second control criterion is an open input circuit and that the first current path contains the controlled path of a transistor which is guided to an input for the control criteria with a control electrode, and that the two current paths each contain a non-linear two-pole in the manner of a Zener diode, which is conductive above a predetermined voltage threshold and blocked below the predetermined voltage threshold, and that the voltage threshold of the first non-linear two-pole network located in the first current path is less than the voltage threshold of the one in the second current branch second non-linear bipolar.
- the transistor can e.g. be a bipolar transistor or a field effect transistor, the emitter-collector path or the source-drain path of the transistor being in the first current path.
- An arrangement of at least one diode and / or at least one Z diode can serve in particular as a non-linear two-pole in the manner of a Z diode.
- control path expediently lies in one of the two parallel current paths, in particular together with a resistor arranged parallel to the control path.
- control path may also prove to be expedient to connect the control path to the associated current path via at least one transistor stage in at least one of the electronic switches.
- the constant current source can be, for example, a constant current diode or a stabilization circuit in which the voltage drop occurring at a current measuring resistor is equal to the Zener voltage of a Z- Diode is compared.
- the signaling circuit is designed such that the constant current circuit is formed by a current stabilization circuit which is arranged in series with the parallel connection of the first and second current paths and is connected together with the parallel circuit to the operating voltage source and which controls the controlled path of a first transistor and one contains a resistor arranged in series and in which the control path of a second transistor is located parallel to the resistor, the collector of which is connected directly to the control connection of the first transistor and via a resistor to an operating voltage source.
- the first transistor is a field effect transistor and the second transistor is a bipolar transistor.
- the signaling circuit should display error status criteria, it is expediently designed such that the signaling circuit contains a further constant current circuit connected to the second current path, which can be activated by a current flowing in the second current path, and that a series circuit comprising the second constant current circuit and one Display element is connected to the operating voltage source.
- switching means already present in the signaling circuit can also be advantageously used in that the second constant current circuit contains, as a controlled resistor, a transistor which also belongs to a control stage for the second electronic switch and, as a comparison standard, the non-linear two-pole circuit arranged in the second current path.
- the two transistors 2 and 1 serving as electronic switches are each connected directly to the ground terminal a by their emitter.
- the collector of transistor 1 is led to the first output A1, the collector of transistor 2 to the second output A2.
- the base of transistor 1 is connected to first current path 1a, and the base of transistor 2 is connected to second current path 2a.
- the signaling shaft is fed with the supply voltage U S1 .
- the supply voltage source 9 lies with its positive pole at the ground connection a and with the negative pole at the supply voltage connection b, which is led to the circuit point c via the PTC thermistor 7.
- the constant current circuit 4 is designed as a stabilization circuit, which contains the drain-source path of the MOS field-effect transistor 43 as a controlled resistance.
- the drain electrode of the field effect transistor 43 is located at the connection point d of the current paths 1 a and 2a.
- the source electrode of the field effect transistor 43 is led to the node c via the resistor 44.
- the npn transistor 42 has its emitter at node c, its base at the source of field effect transistor 43 and its collector at the gate of field effect transistor 43.
- the collector of transistor 42 is also connected via resistor 41 to ground terminal a .
- the series circuit comprising the source-drain path of the field-effect transistor 43 and resistor 44 forms a two-pole circuit with a very large differential resistance and acts as a constant current source for the two current paths 1 a and 2a which are parallel to one another.
- the first current path 1 a contains the transistor 13, the emitter of which is connected to the drain electrode of the field effect transistor 43.
- the resistor 32 is parallel to the base-emitter path of the transistor 13.
- the base of the transistor 13 is led via the resistor 31 to the control input E of the circuit arrangement.
- the collector of transistor 13 is led to the base of transistor 1 via the forward-biased Zener diode 12.
- the resistor 11 is parallel to the base-emitter path of the transistor 1.
- the drain electrode of the field effect transistor 43 is guided to the ground connection a via the forward-biased Zener diode 21 and the resistor 20.
- the base of transistor 2 is connected to the connection point between Zener diode 21 and resistor 20, so that resistor 20 is parallel to the base-emitter path of transistor 2.
- the input E of the signaling circuit is connected to the collector of the transistor 3, the emitter of which is led to the positive direct voltage U s2 .
- the base of the transistor 3 is connected to the monitoring device 8.
- the control voltage U s2 is at the input E as the first control criterion.
- the high blocking resistance of the transistor 3 is effective as the second control criterion at the input E of the circuit arrangement.
- the supply voltage of Us1 10 ... 75 V is applied between the ground connection a and the supply voltage connection b.
- the signal determining the state of the signaling takes effect at connection point E.
- the signals emitted appear at outputs A1 and A2.
- ground is switched through at output A1.
- ground appears at output A2 as a continuous signal.
- a pulse signal the associated output of which is not shown in the figure for the sake of clarity, is generated in the same way, but via a capacitive coupling.
- the circuit arrangement uses as the constant current circuit 4 an arrangement for current stabilization with the transistors 43, 42 and the resistors 44, 41.
- the voltage occurring at the resistor 44 and proportional to the current through the transistor 43 is compared with the emitter-base voltage of the transistor 42.
- the current stabilization of comparatively low accuracy achieved in this way is completely sufficient for the present circuit arrangement.
- the positive, conductive voltage reaches the gate of the field effect transistor 43, which is in particular a power MOS field effect transistor.
- the use of a field effect transistor is advantageous because, compared to a bipolar transistor, a much larger value can be selected for the resistor 41.
- the current stabilized with the current stabilizing circuit is on average 2 mA. At the maximum voltage of 75 V, this means only 150 mW of power consumption.
- the monitoring device 8 is used in particular to monitor supply voltages. If, in the normal state, all output voltages of a power supply device are present in the correct size, the monitoring device 8 controls the transistor 3 to conduct, which switches the positive potential of, for example, + 5 V to the error signal input E of the signaling circuit.
- the transistors 13 and 1 are turned on and the output A1 is connected to ground.
- the stabilized current of 2 mA flows in the first current path 1a and there essentially as the base current for the transistor 1 via the Zener diode 12 and the emitter-collector path of the transistor 13.
- the signaling circuit consumes only the stabilized current, the size of which is expediently chosen in accordance with the load on the signal at output A1 or output A2 and the minimum current gain of transistor 1 or 2, and is in particular 2 mA.
- the monitoring device 8 blocks the transistor 3.
- the transistor 13 is no longer activated, likewise blocks and its emitter potential becomes negative until the Zener voltage of the Zener diode 21 is reached.
- the stabilized current I s is to a certain extent switched over to the second current path 2a and now controls the transistor 2 in a conductive manner, so that the ground potential is switched through to the output A2.
- the PTC thermistor 7 is provided. It limits the current in the event of a short circuit or faulty constant current circuit by means of a sharp increase in resistance, so that no further components or supply lines, in particular conductor tracks, can be endangered.
- the signaling circuit shown in FIG. 2 largely corresponds to that of FIG. 1. Deviatingly, the base of transistor 2 is not directly connected to second current path 2a. The transistor 2 is rather controlled indirectly from the current path 2a via the two transistor stages with the transistors 23 and 63.
- the second current path 2a consists of the Z diode 21, the resistor 22 and the base-emitter path of the NPN transistor 23.
- the drain electrode of the field effect transistor 43 is guided to the ground terminal a via the emitter-base path of the transistor 23 and the forward-polarized Zener diode 21.
- the resistor 22 is arranged parallel to the base-emitter path of the transistor 23.
- the collector 23 is connected directly to the base of the pnp transistor 63 and via the resistor 51 to the ground terminal a.
- the transistor 63 is guided with its collector via the light-emitting diode 64 to the switching point c and with its emitter via the resistor 62 and the resistor 61 arranged in series therewith to the ground connection a.
- the base of transistor 2 is at the junction of resistors 61 and 62.
- the signaling circuit consumes only the stabilized current, the size of which is expediently chosen in accordance with the load on the signal at output A1 and the minimum current gain of transistor 1 or 2, and is in particular 2 mA.
- the stabilized current I s is switched to the second current path 2a, it controls the transistor 23 in a conductive manner. As a result, transistor 63 is also driven.
- This transistor 63 forms a further current stabilization circuit with the Zener diode 21 and the resistor 62.
- the further current stabilization circuit carries a stabilized current of, in particular, the light-emitting diode 64 arranged on the collector side of the transistor 64, which optically indicates a device fault 10 mA too.
- this current flowing through resistor 62 also controls transistor 2 in a conductive manner and connects the ground potential to output A2.
- the current consumption in the event of a fault is approx. 12 mA.
- the minimum operating voltage U S1 results from the Zener voltage of the Zener diode 21, the emitter base voltage of the transistor 23 and a sufficient working voltage for the constant current circuit 4 to a total of approximately 9 V.
- the same current is switched over and used to operate a second constant current circuit with 10 mA for the LED 64.
- a serial arrangement of the functional parts ensures that this LED current simultaneously controls the transistors 23, 63 and 2 in a conductive manner. The current consumption of the entire signaling circuit therefore does not exceed 12 mA.
- earth potential which can be loaded with 60 mA
- earth potential which can be loaded with 60 mA
- ground potential for a continuous signal and for a pulse signal each with a load of 12 mA against the same supply voltage, is supplied at output A2.
- the operating voltage Usi for the signaling circuit itself is independent of the supply voltage of the device for signal evaluation to be connected to the outputs A1 and A2 and can have different nominal values between - 12 and - 60 V.
- the signaling circuit is therefore designed for an operating voltage range of -10 to - 75 V.
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Abstract
Description
Es ist üblich, Einrichtungen der Nachrichtenübertragungstechnik hinsichtlich ihres Betriebszustandes zu überwachen und Betriebsstörungen zu signalisieren. Derartige Einrichtungen zur Störungssignalisierung sind z.B. aus der Siemens-Zeitschrift 48 (1979), Beiheft "Nachrichten-Übertragungstechnik", Seiten 334 und 335 bekannt. Dabei wird z.B. der Ausfall von Versorgungsspannungen, die zur Versorgung nachrichtentechnischer Geräte dienen, angezeigt.It is common to monitor communications equipment with regard to its operating state and to signal operational malfunctions. Such devices for fault signaling are e.g. known from Siemens magazine 48 (1979), supplement "news transmission technology", pages 334 and 335. Here, e.g. the failure of supply voltages that are used to supply communication technology devices is indicated.
Man kann z.B. für Stromversorgungsgeräte der Nachrichtenübertragungstechnik den Normalzustand und den Fehlerfall dadurch signalisieren, daß als Normalzustandssignal Erdpotential gegen eine Speisespannung durchgeschaltet wird und daß im Fehlerfall dieses Signal abgeschaltet wird und dafür als Fehlerzustandssignal Erdpotential gegen dieselbe Speisespannung geliefert wird. Zweckmä-Bigerweise werden dabei die Fehlerzustandssignale mit Hilfe eines Anzeigeelementes zur Anzeige gebracht. Die Betriebsspannung für die Signalisierungsschaltung selbst ist zweckmäßigerweise unabhängig von der genannten Speisespannung der Signalauswertung.You can e.g. signal the normal state and the fault in the case of power transmission devices of the communication technology that earth potential is switched through to a supply voltage as the normal state signal and that this signal is switched off in the event of an error and instead earth potential is supplied as the fault state signal against the same supply voltage. The fault status signals are expediently displayed using a display element. The operating voltage for the signaling circuit itself is advantageously independent of the supply voltage of the signal evaluation.
Verwendet man für die zu überwachenden Geräte Überwachungsschaltungen mit offenem Kollektorausgang, so läßt sich durch Parallelschalten der Ausgänge für die Fehlermeldungen auf einfache Weise eine ODER-Verknüpfung erzielen. Zur Steuerung der Signalisierungseinrichtung ist dann eine Signalisierungsschaltung erforderlich, die in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Überwachungsschaltungen am betreffenden Ausgang Erdpotential liefert und gegebenenfalls einen Fehlerzustand optisch anzeigt.If monitoring circuits with an open collector output are used for the devices to be monitored, an OR operation can be easily achieved by connecting the outputs in parallel for the error messages. To control the signaling device, a signaling circuit is then required which, depending on the output signals of the monitoring circuits, supplies ground potential at the relevant output and optionally indicates an error state optically.
Man kann die Signalisierungsschaltung für eine bestimmte Betriebsspannung bemessen und mit verschieden großen Vorwiderständen in groben Stufen über interne Brücken oder Änderung der Gestellverdrahtung an die jeweils zur Verfügung stehende Betriebsspannung anpassen, was jedoch mit einem zusätzlichen Aufwand verbunden ist. Sieht man für die Betriebsspannung einen Spannungsregler vor, so ergibt sich bereits im Normalzustand eine unerwünscht große Verlustleistung.The signaling circuit can be dimensioned for a specific operating voltage and can be adapted to the operating voltage available in each case with differently sized series resistors in rough steps via internal bridges or by changing the frame wiring, which, however, involves additional effort. If a voltage regulator is provided for the operating voltage, an undesirably large power loss results even in the normal state.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Signalisierungsschaltung derart auszubilden, daß sie in einem großen Bereich der Betriebsspannung mit möglichst geringem Leistungsverbrauch zuverlässig arbeitet.The object of the invention is therefore to design a signaling circuit in such a way that it operates reliably in a wide range of operating voltage with the lowest possible power consumption.
Gemäß der Erfindung wird die Signalisierungsschaltung zur Lösung dieser Aufgabe derart ausgebildet, daß zwischen dem ersten Ausgang und Bezugspotential eine Schaltstrecke eines ersten elektronischen Schalters und zwischen dem zweiten Ausgang und Bezugspotential eine Schaltstrecke eines zweiten elektronischen Schalters angeordnet ist und daß die Signalisierungsschaltung eine an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossene Konstantstromschaltung mit einer daran angeschlossenen Parallelschaltung aus einem ersten Strompfad und einem zweiten Strompfad enthält und daß der erste elektronische Schalter durch den im ersten Strompfad fließenden Strom und der zweite elektronische Schalter durch den im zweiten Strompfad fließenden Strom leitend steuerbar ist und daß die beiden Strompfade in Abhängigkeit von den Eingangskriterien derart steuerbar sind, daß beim ersten Eingangskriterium der erste Strompfad leitend und der zweite Strompfad gesperrt und beim zweiten Eingangskriterium der zweite Strompfad leitend und der erste Strompfad gesperrt ist.According to the invention, the signaling circuit is designed to achieve this object in such a way that a switching path of a first electronic switch is arranged between the first output and reference potential and a switching path of a second electronic switch is arranged between the second output and reference potential and that the signaling circuit is connected to an operating voltage source Contains constant current circuit with a parallel circuit connected to it from a first current path and a second current path and that the first electronic switch can be controlled by the current flowing in the first current path and the second electronic switch by the current flowing in the second current path and that the two current paths are dependent can be controlled by the input criteria in such a way that in the first input criterion the first current path is conductive and the second current path is blocked and in the second input criterion the second current path ad conductive and the first current path is blocked.
Bei Anwendung dieser Maßnahmen gibt die Signalisierungsschaltung in dem einen Schaltzustand Bezugspotential am ersten Ausgang und im anderen Schaltzustand Bezugspotential am anderen Ausgang ab. Bei dem jeweils nicht mit Bezugspotential verbundenen Ausgang ist der zugeordnete elektronische Schalter geöffnet bzw. hochohmig.When these measures are applied, the signaling circuit emits reference potential at the first output in one switching state and reference potential at the other output in the other switching state. The associated electronic switch is open or high-resistance at the output that is not connected to the reference potential.
Durch die erfindungsgemäBen Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß die Signalisierungsschaltung bei geringer Verlustleistung aus Betriebsspannungsquellen mit sehr unterschiedlichen Nennwerten der Spannung gespeist werden kann und sich daher besonders universell verwenden läßt. Da parallel angeordnete, gleichzeitig in Funktion befindliche Schaltungsteile weitgehend vermieden sind, ergibt sich dabei eine besonders geringe Verlustleistung.The measures according to the invention result in the advantage that the signaling circuit can be fed from operating voltage sources with very different nominal values of the voltage with a low power loss and can therefore be used particularly universally. Since circuit parts arranged in parallel and functioning simultaneously are largely avoided, this results in a particularly low power loss.
In Weiterbildung der Erfindung wird die Signalisierungsschaltung derart ausgebildet, daß ein erstes Eingangskriterium ein vorgegebenes Steuerpotential und ein zweites Steuerkriterium ein offener Eingangsstromkreis ist und daß der erste Strompfad die gesteuerte Strecke eines Transistors enthält, der mit einer Steuerelektrode an einen Eingang für die Steuerkriterien geführt ist und daß die beiden Strompfade jeweils einen nichtlinearen Zweipol nach Art einer Z-Diode enthalten, der oberhalb einer vorgegebenen Spannungsschwelle leitend und unterhalb der vorgegebenen Spannungsschwelle gesperrt ist und daß die Spannungsschwelle des im ersten Strompfad liegenden ersten nichtlinearen Zweipols kleiner als die Spannungsschwelle des im zweiten Stromzweig liegenden zweiten nichtlinearen Zweipols ist.In a further development of the invention, the signaling circuit is designed such that a first input criterion is a predetermined control potential and a second control criterion is an open input circuit and that the first current path contains the controlled path of a transistor which is guided to an input for the control criteria with a control electrode, and that the two current paths each contain a non-linear two-pole in the manner of a Zener diode, which is conductive above a predetermined voltage threshold and blocked below the predetermined voltage threshold, and that the voltage threshold of the first non-linear two-pole network located in the first current path is less than the voltage threshold of the one in the second current branch second non-linear bipolar.
Der Transistor kann dabei z.B. ein bipolarer Transistor oder ein Feldeffekttransistor sein, wobei die Emitter-Kollektor-Strecke bzw. die Source-Drain-Strecke des Transistors im ersten Strompfad liegt. Als nichtlinearer Zweipol nach Art einer Z-Diode kann insbesondere eine Anordnung aus mindestens einer Diode und/oder wenigstens einer Z-Diode dienen.The transistor can e.g. be a bipolar transistor or a field effect transistor, the emitter-collector path or the source-drain path of the transistor being in the first current path. An arrangement of at least one diode and / or at least one Z diode can serve in particular as a non-linear two-pole in the manner of a Z diode.
Zweckmäßigerweise liegt bei wenigstens einem der elektronischen Schalter die Steuerstrecke in einem der beiden parallen Strompfade, insbesondere zusammen mit einem parallel zur Steuerstrecke angeordneten Widerstand.In at least one of the electronic switches, the control path expediently lies in one of the two parallel current paths, in particular together with a resistor arranged parallel to the control path.
Es kann sich ferner als zweckmäßig erweisen, bei wenigstens einem der elektronischen Schalter die Steuerstrecke über wenigstens eine Transistorstufe an den zugeordneten Strompfad anzuschließen.It may also prove to be expedient to connect the control path to the associated current path via at least one transistor stage in at least one of the electronic switches.
Die Konstantstromquelle kann z.B. eine Konstantstromdiode oder eine Stabilisierungsschaltung sein, bei der der an einem Strommeßwiderstand auftretende Spannungsabfall mit der Zenerspannung einer Z-Diode verglichen wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Signalisierungsschaltung derart ausgebildet, daß die Konstantstromschaltung durch eine in Serie zu der Parallelschaltung des ersten und zweiten Strompfades angeordnete und zusammen mit der Parallelschaltung an die Betriebsspannungsquelle angeschlossene Stromstabilisierungsschaltung gebildet ist, die die gesteuerte Strecke eines ersten Transistors und einen dazu in Serie angeordneten Widerstand enthält und bei der parallel zu dem Widerstand die Steuerstrecke eines zweiten Transistors liegt, dessen Kollektor unmittelbar mit dem Steueranschluß des ersten Transistors und über einen Widerstand mit einer Betriebsspannungsquelle verbunden ist. Insbesondere ist der erste Transistor ein Feldeffekttransistor und der zweite Transistor ein bipolarer Transistor.The constant current source can be, for example, a constant current diode or a stabilization circuit in which the voltage drop occurring at a current measuring resistor is equal to the Zener voltage of a Z- Diode is compared. In a further embodiment of the invention, the signaling circuit is designed such that the constant current circuit is formed by a current stabilization circuit which is arranged in series with the parallel connection of the first and second current paths and is connected together with the parallel circuit to the operating voltage source and which controls the controlled path of a first transistor and one contains a resistor arranged in series and in which the control path of a second transistor is located parallel to the resistor, the collector of which is connected directly to the control connection of the first transistor and via a resistor to an operating voltage source. In particular, the first transistor is a field effect transistor and the second transistor is a bipolar transistor.
Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß die Signalisierungsschaltung auch bei vergleichsweise kleinen Betriebsspannungen zuverlässig arbeitet. Insbesondere ergibt sich eine in besonderem Maße reduzierte Verlustleistung.These measures have the advantage that the signaling circuit operates reliably even with comparatively low operating voltages. In particular, there is a particularly reduced power loss.
Für den Fall, daß die Signalisierungsschaltung Fehlerzustandskriterien anzeigen soll, wird sie zweckmäßigerweise derart ausgebildet, daß die Signalisierungsschaltung eine an den zweiten Strompfad angeschlossene weitere Konstantstromschaltung enthält, die durch einen im zweiten Strompfad fließenden Strom aktivierbar ist und daß eine Serienschaltung aus der zweiten Konstantstromschaltung und einem Anzeigeelement an die Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist. Dabei lassen sich in der Signalisierungsschaltung bereits vorhandene Schaltmittel in vorteilhafter Weise zusätzlich ausnutzen, daß die zweite Konstantstromschaltung als gesteuerten Widerstand einen zugleich einer Steuerstufe für den zweiten elektronischen Schalter angehörenden Transistor und als Vergleichsnormal den im zweiten Strompfad angeordneten nichtlinearen Zweipol enthält.In the event that the signaling circuit should display error status criteria, it is expediently designed such that the signaling circuit contains a further constant current circuit connected to the second current path, which can be activated by a current flowing in the second current path, and that a series circuit comprising the second constant current circuit and one Display element is connected to the operating voltage source. In this case, switching means already present in the signaling circuit can also be advantageously used in that the second constant current circuit contains, as a controlled resistor, a transistor which also belongs to a control stage for the second electronic switch and, as a comparison standard, the non-linear two-pole circuit arranged in the second current path.
Besonders vorteilhaft ist eine Verwendung der Signalisierungsschaltung in Verbindung mit mehreren Überwachungseinrichtungen mit offenem Kollektorausgang, derart, daß die offenen Kollektorausgänge am Eingang der Signalisierungsschaltung vielfach geschaltet sind.It is particularly advantageous to use the signaling circuit in conjunction with a plurality of monitoring devices with an open collector output in such a way that the open collector outputs at the input of the signaling circuit are switched many times.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail using the exemplary embodiments shown in the figures.
Es zeigen
- Fig. 1 eine Signalisierungsschaltung für einen weiten Betriebsspannungsbereich und
- Fig. 2 eine Signalisierungsschaltung mit einem Anzeigeelement zur Anzeige von Fehlerzustandssignalen.
- Fig. 1 shows a signaling circuit for a wide operating voltage range and
- Fig. 2 shows a signaling circuit with a display element for displaying error status signals.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Signalisierungsschaltung sind die beiden als elektronische Schalter dienenden Transistoren 2 und 1 jeweils mit ihrem Emitter unmittelbar mit dem Masseanschluß a verbunden. Der Kollektor des Transistors 1 ist an den ersten Ausgang A1, der Kollektor des Transistors 2 an den zweiten Ausgang A2 geführt. Der Transistor 1 ist mit seiner Basis an den ersten Strompfad 1a, die Basis des Transistors 2 an den zweiten Srompfad 2a angeschlossen.In the signaling circuit shown in FIG. 1, the two
Die Signalisierungsschaftung wird mit der Versorgungsspannung US1 gespeist. Die Versorgungsspannungsquelle 9 liegt mit ihrem Pluspol am Masseanschluß a und mit dem Minuspol am Versorgungsspannungsanschluß b, der über den Kaltleiter 7 an den Schaltungspunkt c geführt ist.The signaling shaft is fed with the supply voltage U S1 . The supply voltage source 9 lies with its positive pole at the ground connection a and with the negative pole at the supply voltage connection b, which is led to the circuit point c via the PTC thermistor 7.
Zwischen den Schaltpunkt c und dem Masseanschluß a, d.h. an der um den Spannungsabfall am Kaltleiter 7 verminderten Betriebsspannung -Usi liegt eine Serienschaltung aus der Konstantstromschaltung 4 und den beiden parallel zueinander angeordneten Strompfaden 1 a und 2a.Between the switching point c and the ground connection a, i.e. on the operating voltage -Usi reduced by the voltage drop at the PTC thermistor 7, there is a series circuit comprising the constant current circuit 4 and the two
Die Konstantstromschaltung 4 ist als Stabilisierungsschaltung ausgebildet, die als gesteuerten Widerstand die Drain-Source-Strecke des MOS-Feldeffekttransistors 43 enthält. Die Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 43 liegt am Verbindungspunkt d der Strompfade 1 a und 2a. Die Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 43 ist über den Widerstand 44 an den Schaltungspunkt c geführt. Der npn-Transistor 42 liegt mit seinem Emitter am Schaltungspunkt c, mit seiner Basis an der Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 43 und mit seinem Kollektor am Gate des Feldeffekttransistors 43. Der Kollektor des Transistors 42 ist ferner über den Widerstand 41 mit dem Masseanschluß a verbunden.The constant current circuit 4 is designed as a stabilization circuit, which contains the drain-source path of the MOS field-effect transistor 43 as a controlled resistance. The drain electrode of the field effect transistor 43 is located at the connection point d of the
Die Serienschaltung aus Source-Drain-Strecke des Feldeffekttransistors 43 und Widerstand 44 bildet einen Zweipol mit sehr großem differentiellen Widerstand und wirkt für die beiden einander parallelen Strompfade 1 a und 2a als Konstantstromquelle.The series circuit comprising the source-drain path of the field-effect transistor 43 and resistor 44 forms a two-pole circuit with a very large differential resistance and acts as a constant current source for the two
Der erste Strompfad 1 a enthält den Transistor 13, dessen Emitter mit der Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 43 verbunden ist. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors 13 liegt der Widerstand 32. Die Basis des Transistors 13 ist über den Widerstand 31 an den Steuereingang E der Schaltungsanordnung geführt. Der Kollektor des Transistors 13 ist über diein Durchlaßrichtung gepolte Z-Diode 12 an die Basis des Transistors 1 geführt. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors 1 liegt der Widerstand 11.The first
Bei dem zweiten Strompfad ist die Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 43 über die in Durchlaßrichtung gepolte Z-Diode 21 und den Widerstand 20 an den Masseanschluß a geführt. Die Basis des Transistors 2 ist an den Verbindungspunkt zwischen Z-Diode 21 und Widerstand 20 angeschlossen, so daß der Widerstand 20 parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors 2 liegt.In the second current path, the drain electrode of the field effect transistor 43 is guided to the ground connection a via the forward-biased Zener diode 21 and the resistor 20. The base of
Der Eingang E der Signaiisierungsschaitung ist an den Kollektor des Transistors 3 angeschlossen, dessen Emitter an die positive Gleichspannung Us2 geführt ist. Die Basis des Transistors 3 ist an die Uberwachungseinrichtung 8 angeschlossen.The input E of the signaling circuit is connected to the collector of the
Bei leitend gesteuertem Transistor 3 liegt als erstes Steuerkriterium die Steuerspannung Us2 am Eingang E. Bei gesperrtem Transistor 3 ist am Eingang E der Schaltungsanordnung als zweites Steuerkriterium der hohe Sperrwiderstand des Transistors 3 wirksam.When
Die Versorgungsspannung von Us1=10 ... 75 V wird zwischen dem Masseanschluß a und dem Versorgungsspannungsanschluß b angelegt. Das den Zustand der Signalisierung bestimmende Signal wird am Anschlußpunkt E wirksam. An den Ausgängen A1 und A2 erscheinen die abgegebenen Signale.The supply voltage of Us1 = 10 ... 75 V is applied between the ground connection a and the supply voltage connection b. The signal determining the state of the signaling takes effect at connection point E. The signals emitted appear at outputs A1 and A2.
Im Normalzustand wird am Ausgang A1 Masse durchgeschaltet. Im Störungsfall erscheint Masse am Ausgang A2 als Dauersignal. Ein Impulssignal, dessen zugehöriger Ausgang der Übersichtlichkeit wegen in der Figur nicht dargestellt ist, wird in gleicher Weise, jedoch über eine kapazitive Ankopplung, erzeugt.In the normal state, ground is switched through at output A1. In the event of a fault, ground appears at output A2 as a continuous signal. A pulse signal, the associated output of which is not shown in the figure for the sake of clarity, is generated in the same way, but via a capacitive coupling.
Die Schaltungsanordnung verwendet als Konstantstromschaltung 4 eine Anordnung zur Stromstabilisierung mit den Transistoren 43, 42 und den Widerständen 44, 41. Die am Widerstand 44 auftretende, dem Strom durch den Transistor 43 proportionale Spannung wird mit der Emitter-BasisSpannung des Transistors 42 verglichen. Die hierdurch erzielte Stromstabilisierung vergleichsweise geringer Genauigkeit istfür die vorliegende Schaltungsanordnung völlig ausreichend.The circuit arrangement uses as the constant current circuit 4 an arrangement for current stabilization with the
Uber den Widerstand 41 gelangt die positive, leitend steuernde Spannung an das Gate des Feldeffekttransistors 43, der insbesondere ein Leistungs-MOS-Feldeffekttransistor ist. Die Verwendung eines Feldeffekttransistors ist vorteilhaft, weil gegenüber einem bipolaren Transistor ein wesentlich größerer Wert für den Widerstand 41 gewählt werden kann. Bei einer bevorzugten Bemessung der Stromquelle beträgt der mit der Stromstabilisierungsschaltung stabilisierte Strom im Mittel 2 mA. Das bedeutet bei der maximalen Spannung von 75 V nur 150 mW Leistungsverbrauch.Via the resistor 41, the positive, conductive voltage reaches the gate of the field effect transistor 43, which is in particular a power MOS field effect transistor. The use of a field effect transistor is advantageous because, compared to a bipolar transistor, a much larger value can be selected for the resistor 41. In a preferred dimensioning of the current source, the current stabilized with the current stabilizing circuit is on average 2 mA. At the maximum voltage of 75 V, this means only 150 mW of power consumption.
Die Überwachungseinrichtung 8 dient insbesondere zur Überwachung von Versorgungsspannungen. Wenn im Normalzustand alle Ausgangsspannungen eines Stromversorgungsgerätes in richtiger Größe vorhanden sind, wird von der Uberwachungseinrichtung 8 der Transistor 3 leitend gesteuert, der positives Potential von beispielsweise + 5 V an den Fehlersignaleingang E der Signalisierungsschaltung schaltet. Die Transistoren 13 und 1 werden leitend gesteuert und der Ausgang A1 mit Masse verbunden. Der stabilisierte Strom von 2 mA fließt im ersten Strompfad 1a und dort im wesentlichen als Basisstrom für den Transistor 1 über die Z-Diode 12 und die Emitter-Kollektor- strecke des Transistors 13.The
Über den zweiten Strompfad 2a, der durch die Z-Diode 21 und den Widerstand 20 gebildet wird, kann kein Strom fliessen, weil über den ersten Strompfad 1a das Potential am Schaltungspunkt d auf ca. - 3,2 V angehoben ist und damit eindeutig unter der Zenerspannung der Z-Diode 21 liegt. Die Signalisierungsschaltung verbraucht in diesem Normalzustand nur den stabilisierten Strom, dessen Größe zweckmäßigerweise entsprechend der Belastung des Signals am Ausgang A1 bzw. am Ausgang A2 und der minimalen Stromverstärkung des Transistors 1 bzw. 2 gewählt wird und insbesondere 2 mA beträgt.No current can flow via the second
Bei Ausfall einer Ausgangsspannung des überwachten Stromversorgungsgerätes sperrt die Überwachungsvorrichtung 8 den Transistor 3. Der Transistor 13 erhält keine Ansteuerung mehr, sperrt ebenfalls und sein Emitterpotential wird negativ bis die Zenerspannung der Z-Diode 21 erreicht ist. Der stabilisierte Strom Is wird gewissermaßen auf den zweiten Strompfad 2a umgeschaltet und steuert nun den Transistor 2 leitend, so daß das Erdpotential zum Ausgang A2 durchgeschaltet wird.If an output voltage of the monitored power supply device fails, the
Anstelle einer Schmelzsicherung ist als Schutzelement der Kaltleiter 7 vorgesehen. Er begrenzt den Strom bei Kurzschluß oder fehlerhafter Konstantstromschaltung durch eine kräftige Widerstandserhöhung, so daß keine Gefährdung weiterer Bauteile oder Zuleitungen, insbesondere Leiterbahnen, eintreten kann.Instead of a fuse, the PTC thermistor 7 is provided. It limits the current in the event of a short circuit or faulty constant current circuit by means of a sharp increase in resistance, so that no further components or supply lines, in particular conductor tracks, can be endangered.
Die in Fig. 2 gezeigte Signalisierungsschaltung stimmt mit der nach Fig. 1 weitgehend überein. Abweichend ist der Transistor 2 mit seiner Basis nicht unmittelbar an den zweiten Strompfad 2a angeschlossen. Der Transistor 2 wird vielmehr vom Strompfad 2a aus über die beiden Transistorstufen mit den Transistoren 23 und 63 mittelbar gesteuert. Dabei besteht der zweite Strompfad 2a aus der Z-Diode 21, dem Widerstand 22 und der Basis-Emitter-Strecke des npn-Transistors 23.The signaling circuit shown in FIG. 2 largely corresponds to that of FIG. 1. Deviatingly, the base of
Die Drain-Elektrode des Feldeffekttransistor 43 ist über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 23 und die in Durchlaßrichtung gepolte Z-Diode 21 an den Masseanschluß a geführt. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors 23 ist der Widerstand 22 angeordnet. Der Kollektor 23 ist unmittelbar mit der Basis des pnp-Transistors 63 und über den Widerstand 51 mit dem Masseanschluß a verbunden. Der Transistor 63 ist mit seinem Kollektor über die Leuchtdiode 64 an den Schaltungspunkt c und mit seinem Emitter über den Widerstand 62 und den dazu in Serie angeordneten Widerstand 61 an den Masseanschluß a geführt. Die Basis des Transistors 2 liegt am Verbindungspunkt der Widerstände 61 und 62.The drain electrode of the field effect transistor 43 is guided to the ground terminal a via the emitter-base path of the
Über den zweiten Strompfad 2a, der von der Z-Diode 21 und der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 23 gebildet wird, kann kein Strom fließen weil über den ersten Strompfad 1 a das Potential am Emitter des Transistors 23 auf ca. - 3,2 V angehoben ist und damit eindeutig unter der Zenerspannung der Z-Diode 21 liegt. Die Signalisierungsschaltung verbraucht in diesem Normalzustand nur den stabilisierten Strom, dessen Größe zweckmäßigerweise entsprechend der Belastung des Signals am Ausgang A1 und der minimalen Stromverstärkung des Transistors 1 bzw. 2 gewählt wird und insbesondere 2 mA beträgt.No current can flow via the second
Wird der stabilisierte Strom ls auf den zweiten Strompfad 2a umgeschaltet, so steuert er den Transistor 23 leitend. Als Folge davon wird auch der Transistor 63 angesteuert. Dieser Transistor 63 bildet mit der Z-Diode 21 und dem Widerstand 62 eine weitere Stromstabilisierungsschaltung. Die weitere Stromstabilisierungsschaltung führt der auf der Kollektorseite des Transistors 64 angeordneten Leuchtiode 64, die eine Gerätestörung optisch anzeigt, einen stabilisierten Strom von insbesondere 10 mA zu. Auf der Emitterseite des Transistors 63 wird durch diesen, über den Widerstand 62 fließenden Strom auch der Transistor 2 leitend gesteuert und das Erdpotential zum Ausgang A2 durchgeschaltet.If the stabilized current I s is switched to the second
Bei dem genannten Bemessungsbeispiel beträgt der Stromverbrauch im Störungsfall, unabhängig von der Speisespannung, ca. 12 mA. Die minimale Betriebsspannung US1 ergibt sich bei diesem Zustand aus der Zenerspannung der Z-Diode 21, der Emitter-Basisspannung des Transistors 23 und einer ausreichenden Arbeitsspannung für die Konstantstromschaltung 4 zu insgesamt ca. 9 V. Im Normalzustand wird nur ein mittels einer ersten Konstantstromschaltung gewonnener konstanter Strom von 2 mA aus der Betriebsspannungsquelle 9 entnommen, der den Transistor 1 für das Signal im Normalbetriebszustand leitend steuert. Im Fehlerfall wird derselbe Strom umgeschaltet und zum Betrieb einer zweiten Konstantstromschaltung mit 10 mA für die Leuchtdiode 64 benutzt. Durch eine serielle Anordnung der Funktionsteile wird erreicht, daß dieser Leuchtdiodenstrom gleichzeitig auch die Transistoren 23, 63 und 2 leitend steuert. Die Stromaufnahme der gesamten Signalisierungsschaltung steigt daher nicht über 12 mA hinaus an.In the given example, the current consumption in the event of a fault, regardless of the supply voltage, is approx. 12 mA. In this state, the minimum operating voltage U S1 results from the Zener voltage of the Zener diode 21, the emitter base voltage of the
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Signalisierungsschaltung wird im Normalzustand am Ausgang A1 Erdpotential, belastbar mit 60 mA gegen eine negative Speisespannung im Bereich s 24 V durchgeschaltet. Im Fehlerfall wird am Ausgang A2 Erdpotential für ein Dauersignal und für ein Impulssignal, belastbar mit je 12 mA gegen dieselbe Speisespannung, geliefert. Die Betriebsspannung Usi für die Signalisierungsschaltung selbst ist unabhängig von der genannten Speisespannung der an die Ausgänge A1 und A2 anzuschließenden Einrichtung zur Signalauswertung und kann unterschiedliche Nennwerte zwischen - 12 und - 60 V haben.In a preferred embodiment of the signaling circuit, in the normal state, earth potential, which can be loaded with 60 mA, is switched through at output A1 against a negative supply voltage in the range s 24 V. In the event of a fault, ground potential for a continuous signal and for a pulse signal, each with a load of 12 mA against the same supply voltage, is supplied at output A2. The operating voltage Usi for the signaling circuit itself is independent of the supply voltage of the device for signal evaluation to be connected to the outputs A1 and A2 and can have different nominal values between - 12 and - 60 V.
Die Signalisierungsschaltung ist daher für einen Betriebsspannungsbereich -10 bis - 75 V ausgelegt.The signaling circuit is therefore designed for an operating voltage range of -10 to - 75 V.
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