NO741116L

NO741116L -

Info

Publication number: NO741116L
Application number: NO741116A
Authority: NO
Inventors: K-W Dugge
Original assignee: Insta Elektro Gmbh & Co Kg
Priority date: 1973-10-26
Filing date: 1974-03-29
Publication date: 1975-05-26
Also published as: SE390233B; FR2249427B3; NL7404305A; DE2353785A1; SE7404230L; FR2249427A1

Description

Elektronisk bryter for kobling av nettspenning til en belastning. Electronic switch for connecting mains voltage to a load.

Den foreliggende oppfinnelse angår elektroniske brytere for kobling av nettspenning til en-belastning, for eksempel tilkobling av en gløde- eller lysstofflampe til en nettspenning. The present invention relates to electronic switches for connecting mains voltage to a load, for example connecting an incandescent or fluorescent lamp to a mains voltage.

I den elektriske installasjonsteknikk blir den i fig. 1 viste "relekobling" ofte anvendt når nettspenningen skal kobles til en belastning L av flere, vanligvis stedvis adskilte steder. Man betjener seg da av et strømstøtrele R som styres over elektrisk parallelkoblete mekaniske brytere T.. In the electrical installation technique, it is shown in fig. 1 showed "relay connection" often used when the mains voltage is to be connected to a load L in several, usually separated locations. One then operates a current support relay R which is controlled via electrically parallel-connected mechanical switches T..

I stigende grad ønskes nå koblinger av denne art hvori de mekaniske brytere er erstattet med elektroniske. I en slik kjent og i Increasingly, connections of this kind are now desired in which the mechanical switches have been replaced with electronic ones. In such a known and in

. fig. 2 illustrert kobling styrer de av betjeningsplaten B betjente elektroniske brytere ET strømsfcøtreleet R i en såkalt "sensortek-nikk", dvs. at ved berøring av betjeningsplaten B sluttes en for eksempel gjennom en transistor, triac eller liknende dannet elek- . fig. 2 illustrated connection, the electronic switches ET operated by the control panel B control the current relay R in a so-called "sensor technique", i.e. that when the control panel B is touched, a transistor, triac or similar formed electronic

tronisk eller elektromekanisk kontakt K, for eksempel et reedrele, hvorved strømstøtreleet R aktiveres. En vesentlig ulempe ved disse kjente, med elektroniske brytere utstyrte koblinger består i at hver elektronisk bryter må tilføres en tilførselsspenning, hvilket til sammenlikning med "relekobling" krever ytterligere installasjons-ledninger, hvilket unødig fordyrer anvendelsen av elektroniske brytere og hindrer deres utskiftning mot handelsvanlige mekaniske in-stallas j onsbrytere i påpusset, underpusset eller vanntett utførelse uten forandring av bestående installasjoner inklusive ledninger og befestigelsesmateriale. tronic or electromechanical contact K, for example a reed relay, whereby the current support relay R is activated. A significant disadvantage of these known connections equipped with electronic switches consists in the fact that each electronic switch must be supplied with a supply voltage, which compared to "relay coupling" requires additional installation cables, which makes the use of electronic switches unnecessarily expensive and prevents their replacement with commercially available mechanical ones Installed circuit breakers in plastered, under-plastered or watertight design without changing existing installations including cables and fastening material.

Til grunn for foreliggende oppfinnelse ligger den oppgave å tilveiebringe elektroniske brytere som er slik utformet at de kan erstatte i allerede bestående installasjoner mekaniske brytere for styring av strømstøtrele, for eksempel i "relekoblinger" av foran-nevnte slag, uten at det kreves ytterligere ledninger. The present invention is based on the task of providing electronic switches which are designed in such a way that they can replace in already existing installations mechanical switches for controlling power relays, for example in "relay couplings" of the above-mentioned type, without requiring additional wiring.

Ved elektroniske brytere for kobling av nettspenningen til en belastning, hvorved flere, mot mekaniske brytere utskiftbare, elektroniske brytere er koblet elektrisk parallelt med hverandre og eventuelt med mekaniske brytere - og eventuelt i serie med et felles strømstøtrele, som med sin kontakt kobler nettspenningen til be-lastningen, sørger oppfinnelsen for løsning av den foranstående '• oppgave ved at hvilestrømopptakét til hver elektronisk bryter velges neglisjerbar liten slik at summen av hvilestrømmene til de elektroniske brytere er mindre enn strømstøtreleets holdestrøm. In the case of electronic switches for connecting the mains voltage to a load, whereby several, interchangeable with mechanical switches, electronic switches are connected electrically in parallel with each other and possibly with mechanical switches - and possibly in series with a common current support relay, which with its contact connects the mains voltage to the -loading, the invention provides for the solution of the above task in that the quiescent current draw of each electronic switch is chosen to be negligibly small so that the sum of the quiescent currents of the electronic switches is less than the holding current of the current support relay.

Med strømstøtreleets holdestrøm forståes som kjent den strøm som trekkes til relekontakten, altså den belastning som ligger på nettspenningen, mens hvilestrømmen betegner den strøm som skyldes hviletapseffekten og som flyter i den inaktive elektroniske bryter. De elektroniske brytere har ingen mekanisk bevegelige deler, hvor-for de i tillegg til deres lite kostbare utskiftbarhet mot mekaniske brytere utmerker seg ved liten slitasje og dermed høy levetid. De elektroniske brytere er naturligvis ikke bare bestemt for hel eller delvis utskiftning av mekaniske brytere i en allerede bestående in-stallasjon, men er for eksempel ved bortfall av spesielle forsyn-ingsspenningseffekter også fordelaktige for nye planlagte installa-sj oner. As is known, the holding current of the current support relay is understood to mean the current drawn to the relay contact, i.e. the load on the mains voltage, while the quiescent current denotes the current due to the quiescent loss effect and which flows in the inactive electronic switch. The electronic switches have no mechanically moving parts, so in addition to their inexpensive replaceability compared to mechanical switches, they are characterized by little wear and thus a long service life. The electronic switches are of course not only intended for full or partial replacement of mechanical switches in an existing installation, but are, for example, in the event of a loss of special supply voltage effects, also advantageous for new planned installations.

Da det ofte er ønskelig at bryterne belyses ved hjelp av glimlamper parallellkoblet med bryterkontaktene og de antallet av de elektroniske brytere som kan tilkobles et strømstøtrele, begrenses til den verdi hvor summen av glimlampestrømmene når strømstøtreleets holdestrøm, foreslåes det hensiktsmessig for å unngå en unødig inn-skrenkning av dette antall av tilkoblbare belyste brytere at hvile-strømopptaket til de elektroniske brytere også er neglisjerbar liten i forhold til glimlampenes strømforbruk. As it is often desirable for the switches to be illuminated by means of flashing lights connected in parallel with the switch contacts and the number of electronic switches that can be connected to a current support relay is limited to the value where the sum of the flash lamp currents reaches the current support relay's holding current, it is suggested that in order to avoid an unnecessary in- reduction of this number of connectable illuminated switches that the idle current consumption of the electronic switches is also negligibly small in relation to the glow lamps' current consumption.

Ytterligere kjennetegn og enkeltheter ved oppfinnelsen vil fremgå av de medfølgende tegninger og beskrivelsen av de i tegningene illustrerte utførelseseksempler hvori like deler er betegnet med like henvisninger. Further features and details of the invention will be apparent from the accompanying drawings and the description of the exemplary embodiments illustrated in the drawings, in which like parts are designated with like references.

På tegningene viser:The drawings show:

Fig. 3 en installasjonskobling samt koblingsskjema av en elektronisk bryter i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4 en installasjonskobling samt koblingsskjema av en end-ret utførelsesform av en elektronisk bryter i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 an installation connection and connection diagram of an electronic switch according to the invention. Fig. 4 an installation connection and connection diagram of a modified embodiment of an electronic switch according to the invention.

I koblingsanordningen i henhold til fig. 3 ligger på nettet, hvis nulleder er betegnet med N og hvis fase er betegnet med P, en belastning L, for eksempel en gløde- eller lysstofflampe som for-bindes ved hjelp av kontakten i et strømstøtrele R. I serie med strømstøtreleet R ligger elektrisk parallellkoblete og delvis bare antydete mekaniske og elektroniske brytere, henholdsvis T og ET, med eventuelt parallellkoblet glimlampe Gl. Den elektroniske bryter som i fig. 3 er vist med et streklinjert omriss, omfatter en likeretterbro G hvis vekselspenningsside er tilkoblet strømstøtreleet R og på hvis likespenningsside ligger to parallellkoblete transistorer Tr^og Trj. Emitteren i transistoren Tr2er via en motstand R1forbundet med basis av transistor Tr1og via en kondensator C In the coupling device according to fig. 3 is on the network, whose neutral conductor is denoted by N and whose phase is denoted by P, a load L, for example an incandescent or fluorescent lamp which is connected by means of the contact in a current support relay R. In series with the current support relay R is electrically parallel-connected and partially only indicated mechanical and electronic switches, respectively T and ET, with possibly parallel-connected glow lamp Gl. The electronic switch as in fig. 3 is shown with a dashed outline, comprises a rectifier bridge G whose alternating voltage side is connected to the current support relay R and on whose direct voltage side are two parallel-connected transistors Tr^ and Trj. The emitter of transistor Tr2 is via a resistor R1 connected to the base of transistor Tr1 and via a capacitor C

og en gren av likeretterbroen G med fase P. Basis av transistor Tr2er via en beskyttelsesmotstand R^ forbundet med en betjeningsplate B og via en motstand R2med forbindelsespunktet mellom be-skyttelsesmotstanden R^, kondensatoren C og emitteren i transistoren Tr2-and a branch of the rectifier bridge G with phase P. The base of transistor Tr2 is connected via a protection resistor R^ to an operating plate B and via a resistor R2 to the connection point between the protection resistor R^, the capacitor C and the emitter of the transistor Tr2-

Virkemåten til koblingsanordningen i henhold til oppfinnelsen er som følger: I den elektroniske bryters hviletilstand, dvs. når betjeningsplaten B ikke benyttes, er begge transistorer Tr1og Tr2sperret. The operation of the switching device according to the invention is as follows: In the electronic switch's rest state, i.e. when the operating plate B is not used, both transistors Tr1 and Tr2 are blocked.

Da transistorenes hvilestrømmer er flere størrelsesordener mindre enn glimlampestrømmene, vil det ved brytere med parallellkoblete glimlamper praktisk talt ikke føre til noen reduksjon av det til-latelige bryterantall ved anvendelsen av den foreslåtte elektroniske bryter, idet bryterantallet er fastlagt ved den betingelse at summen av glimlampestrømmene må være mindre enn strømstøtreleets holde-strøm. Since the quiescent currents of the transistors are several orders of magnitude smaller than the glow lamp currents, in the case of switches with parallel connected glow lamps, it will practically not lead to any reduction of the permissible number of switches when using the proposed electronic switch, since the number of switches is determined by the condition that the sum of the glow lamp currents must be less than the holding current of the current support relay.

Ved berøring av betjeningsplaten B flyter i løpet av den ne-gative halvbølge nettspenningen som ved hjelp av beskyttelsesmot-standen er blitt begrenset til en strøm av ufarlig verdi, inn gjennom likeretterbroen G, gjennom basisemitterstrekningen av transistorene Tr^ og Tr2, gjennom motstandene R1 og R^og kroppen av den sombetjener betjeningsplaten B. Da denne strøm samtidig er bas-isstrøm for transistoren Tr2, blir dennes kollektor-emitterstrekning gjort ledende og kondensatoren.C oppladet. Kondensatoren C fører nå strøm via motstanden R^til basis av transistoren Tr^ hvorved også denne transistor blir gjort ledende og det via likeretteren G kan flyte en vekselstrøm som gjennom strømstøtreleet R aktiviserer re-leet . When the operating plate B is touched, during the negative half-wave the mains voltage, which has been limited by the protection resistor to a current of a harmless value, flows in through the rectifier bridge G, through the base-emitter section of the transistors Tr^ and Tr2, through the resistors R1 and R^ and the body of it which operates the operating plate B. As this current is at the same time the base current of the transistor Tr2, its collector-emitter path is made conductive and the capacitor C is charged. The capacitor C now conducts current via the resistor R^ to the base of the transistor Tr^ whereby this transistor is also made conductive and via the rectifier G an alternating current can flow which through the current boost relay R activates the relay.

Da ved ledendegjort transistor Tr^spenningen på likeretteren G blir tilnærmet null, blir en videre oppladning av kondensatoren When the transistor Tr^ is made conductive, the voltage on the rectifier G becomes almost zero, a further charging of the capacitor becomes

C ikke lenger mulig. Derved sikres at ved berøring av betjeningsplaten B blir det bare avgitt en enkel impuls hvis lengde er forut-bestemt ved det tilsvarende valg av tidskonstanten R-^-C, likegyldig hvor lenge betjeningsplaten B blir manipulert. C no longer possible. This ensures that when the operating plate B is touched, only a single impulse is emitted, the length of which is predetermined by the corresponding choice of the time constant R-^-C, regardless of how long the operating plate B is manipulated.

Dersom det valgte anlegg bare inneholder elektroniske brytere^er det ved styring i henhold til oppfinnelsen av transistoren Tr^samtidig sikret at de for halvlederbygningselementer farlige over-spenninger ved slagliknende utkobling av eksiteringsstrømmen gjennom den induktive spole av strømstøtreleet ikke kan oppstå, idet transistoren Tr^ikke plutselig, men gjennom den kontinuerlige ut-ladning av kondensatoren C via motstanden R.^litt etter litt blir styrt i sperretilstanden. If the selected system only contains electronic switches, by controlling the transistor Tr^ according to the invention, it is simultaneously ensured that the overvoltages dangerous for semiconductor building elements when the excitation current is switched off in a shock-like manner through the inductive coil of the current surge relay cannot occur, as the transistor Tr^ not suddenly, but through the continuous discharge of the capacitor C via the resistor R.^ little by little is controlled in the blocking state.

Ved ellers i det vesentlige lik kobling er ved utførelses-eksemplet i henhold til fig. 4 en motstand R^via en gren av likeretterbroen G umiddelbart forbundet med fase P og for seriekobling av kollektor-emitterstrekningen av transistoren Tr2med kondensatoren C er en zenerdiode D parallellkoblet. I tillegg til koblingen i fig. 3 er det dessuten koblet en lademotstand R,, mellom kollek-torene til begge transistorene, hvis forbindelsespunkt med kollek-toren i transistoren Tr2er forbundet med emitteren av transistoren Tr^via en kondensator'C^. With an otherwise essentially identical connection, in the design example according to fig. 4 a resistor R^ via a branch of the rectifier bridge G immediately connected to phase P and for series connection of the collector-emitter section of the transistor Tr2 with the capacitor C, a zener diode D is connected in parallel. In addition to the connection in fig. 3, a charging resistor R1 is also connected between the collectors of both transistors, whose connection point with the collector of transistor Tr2 is connected to the emitter of transistor Tr2 via a capacitor C2.

Annerledes enn ved koblingen i henhold til fig. 3 er det for koblingen i henhold til fig. 4' ikke nødvendig med høytsperrende og dermed kostbare transistorer idet transistoren Tr^ligger på nettspenningen', mens transistoren Tr2arbeider på en vesentlig mindre gjennom zenerdioden D begrenset spenning. Lademotstanden R,- velges uten videre så stor at hvilestrømmen for hver elektronisk bryter fremdeles blir neglisjerbar liten i forhold til glimlampens strøm-forbruk. Til forskjell fra utførelsesformen i fig. 3 kan, betinget av lademotstanden R,., energien for hurtig oppladning av kondensatoren C ikke lenger tas lav-ohmig fra nettet. Denne energi blir her stilt til rådighet fra kondensatoren C. Tidskonstanten R^-C^velges hensiktsmessig slik at det oppnås en tilstrekkelig høy betjenings-frekvens for bryteren, mens tidskonstanten R-^-C fastlegges slik at impulslengden strekker til for sikker betjening av alle handelsvanlige strømstøtreleer. Different from the connection according to fig. 3 is for the connection according to fig. 4' no need for high-blocking and thus expensive transistors, since the transistor Tr^is on the mains voltage', while the transistor Tr2 works on a significantly smaller voltage limited by the zener diode D. The charging resistance R,- is chosen without further ado so large that the quiescent current for each electronic switch is still negligibly small in relation to the glow lamp's current consumption. Unlike the embodiment in fig. 3, conditioned by the charging resistance R,., the energy for rapid charging of the capacitor C can no longer be taken low-resistively from the network. This energy is here made available from the capacitor C. The time constant R^-C^ is chosen appropriately so that a sufficiently high operating frequency is achieved for the switch, while the time constant R-^-C is determined so that the impulse length is sufficient for safe operation of all commercially available current support relays.

Claims

1. Electronic switch. for connecting the mains voltage to a load, whereby several, interchangeable with mechanical switches, electronic switches are connected electrically in parallel with each other and possibly with mechanical switches - and possibly in series with a common current relay, which with its contact connects the mains voltage to the load, characterized in that the quiescent current absorption of each electronic switch is chosen to be negligibly small so that the sum of the quiescent currents of the electronic switches is less than the holding current of the current support relay.

2. Electronic switch with a parallel-connected glow lamp as specified in claim 1, characterized in that the electronic switch's quiescent current consumption is chosen to be negligibly small in relation to the glow lamp's power consumption.

3. Electronic switch as stated in the requirements log2, characterized by a rectifier bridge (G) which is connected with its alternating voltage side to the current support relay (R) and. on whose direct voltage side are two parallel-connected first and second transistors (Tr^ and Tr,,), whereby the emitter of the second transistor (Tr2 ) via a resistor (R^) at the base of the first transistor (Tr^ ) and via a capacitive resistor and one branch of the rectifier bridge is on phase (P) and the base of the second transistor (Tr2 ) via a resistor (R^) is connected to an operating plate (B).

4. Electronic switch in accordance with claim 3, characterized in that the series connection of the collector-emitter section of the second transistor (Tr2) is connected in parallel with the capacitive resistor of a zener diode (D).

5. Electronic switch in accordance with claim 3> characterized in that the rectifier bridge (G) and the first transistor (Tr^ ) are replaced by a triac and that the supply of the second transistor (Tr2 ) is possibly via a diode in series with the charging resistor ( <R>5 ).