NO790919L - Koblingsanordning til aa beskytte elektroniske sende- og mottagningsinnretninger mot overstroem - Google Patents

Description

"Koblingsanordning til å beskytte elektroniske

sende- og mottagningsinnretninger mot overstrøm"

Oppfinnelsen angår en koblingsanordning til å beskytte elektroniske sende- og mottagningsinnretninger mot overstrømmer i anlegg innen likestrøm-telegrafiteknikk.

Tradisjonelle sende- resp. mottagningsinnretninger utrustet med mekaniske kontakter resp. med elektromagnetiske mottagnings-koblinger i anlegg innen likestrøm-telegrafiteknikk kan dimensjoneres slik at de også kan utholde strømmer som stiger vesentlig utover en under normal drift vanlig verdi, uten nevneverdig skade i det minste så lenge til et grovvern, f.eks. en termisk sikring, reagerer. De utgjør således i regelen temmelig robuste apparater.

I anlegg med slike apparater (på sende- og mottagningssiden) er

det derfor tilstrekkelig å begrense strømstyrken til en verdi som ligger vesentlig over normalverdien, og i tillegg bare å anordne sikringer som etter noen tid reagerer på strømøkningen og da bryter strømmen. Anvendelsen av dette prinsipp betyr at én strøm-begrensningskobling må dimensjoneres for en meget stor varig tapseffekt. Går man f.eks. ut fra at der i anlegg innen såkalt likestrøm-høynivå-telegrafiteknikk arbeides med strømmer med mellom 10 og 60 mA og med spenninger mellom 48 og 240 V, og ennvidere at verdien for begrensningsstrømmen kan gå opp i 100 mA, så fås f.eks. ved en spenning på 120 V en varig tapseffekt for be-grenserkoblingen på 12 W. Innretninger som kan utholde en så stor varig tapseffekt, krever en betraktelig påkostning. Velges derimot verdien for begrensningsstrømmen lavere, så støter man for det første på toleranseproblemer, og for det annet tiltar forvrengningene under overføringen, da ledningskapasiteten blir omladet for langsomt.

I sistnevnte tilfelle behøves da ytterligere kompliserte koblinger som eliminerer disse ulemper.

Foruten begrensning av strømmen foreligger også mulighet for å dimensjonere selve sende- og mottagningsinnretningene slik at de blir mer robuste. Dette lykkes for det første for en elektronisk mottagningsinnretning på den måte at der f.eks. anordnes en høyt belastbar målemotstand, som da imidlertid må innføyes konstruktivt i koblingen på en slik måte at ingen utillatelig oppvarmning av de elektroniske komponenter influerer uheldig på deres virkemåte. Lykkes det, kan man gå ut fra at en sikring løser ut ved høye strømmer innen mottagningsinnretningen blir skadet, likedan som ved mottagningsinnretninger med elektromagnetiske komponenter. En slik anordning har riktignok den ulempe at den bare kan anvendes hvor der finnes sikringer. Ved stående forbindelser og i anlegg som arbeider i påkallsdrift, finnes der imidlertid meget ofte ingen slike sikringer. For dette tilfelle må der ennvidere anordnes et ekstra ønskeavbruddssted hvor strømkretsen ved langvarig sterk overstrøm da blir brutt. Feilaktige tilkoblinger, som forekommer forholdsvis ofte, fører i såfall til avbrudd på ønske-avbruddsstedet.

En sendeinnretning med elektroniske komponenter kan også gjøres relativt uømfintlig overfor strømmer utover normalverdiene ved at en koblingstransistor som tjener som sendekoblingsorgan og kobler den i normaldrift opptredende toppstrøm, også i tilfellet av feil blir styrt til metning. Riktignok behøves da for koblingstransistoren en sterk styrestrøm som frembringes enten via én særskilt tilleggskobling eller via et ekstra forsterkertrinn. På grunn av den sterke overstyring av koblingstransistoren blir imidlertid ikke bare koblingsfunksjonen dårligere, noe som ytrer seg på overføringshastigheten og fører til forvrengninger av tegnene som skal overføres, men der opptrer også et høyt spenningsfall i normal drift. Anvendes en ekstra forsterker, behøves en ekstra hjelpespenning til drift av forsterkeren, og den må i mange tilfeller dessuten stilles til rådighet potensialfritt, dvs. med galvanisk adskilt tilførsel.

Foruten de nevnte muligheter, altså for det første å treffe forholdsregler til strømbegrensning og for det annet å øke over-belastningsevnen hos elektroniske sende- og mottagningsinnretninger, kan der sluttelig også benttes en ekstra sikringskobling for sende- og mottagningsinnretningen. En slik elektronisk sikringskobling beror på anvendelsen av en terskelkobling som reagerer ved en på forhånd gitt overstrøm og dermed kjennetegner den defekte tilstand og frakobler strømmen. I passende valgte tids-intervaller blir sikringskoblingen igjen innkoblet, og hvis nor-maltilstand ennå ikke er gjenopprettet, igjen raskt frakoblet. Skiftningen mellom inn- og utkobling av sikringskoblingen gjentar seg så fortsatt, hvorunder tastforholdet er fastlagt slik at koblingstransistoren i sendeinnretningen ikke selv blir overbe-lastet. Dette prinsipp krever for tilfellet av firetråds til-slutningskoblinger en ekstra påkostning til bedømmelse av strømmen i sendeinnretningen og.en ekstra påkostning til frakobling av strømmen i mottagningsinnretningen. Dertil kommer at der både i sende- og i mottagningsinnretningen må anordnes tidskoblinger for en intervallmessig tilkobling av sikringskoblingen, noe som øker omkostningene ytterligere. For ikke å influere på overføringens kvalitet må der også her sikres at der kan flyte en tilstrekkelig sterk kapasitiv ladestrøm, noe som betyr at terskelverdien for be-stemmelse av overstrømkriteriet i sikringskoblingen må ligge, relativt høyt. Men det betyr da at koblingstransistoren må på-styres med en temmelig sterk basisstrøm, som igjen må frembringes via en særskilt koblingsanordning resp. med en særskilt fbrsterker-kobling med hjelpespenning.

Oppfinnelsens oppgave består i i forbindelse med anlegg innen likestrøm-høynivå-tilknytningsteknikk å gi anvisning på en anordning til beskyttelse av elektroniske sende- og mottagningsinnretninger uten behov for noen sikring eller noe ønske-avbrudds-sted ved mottagningsinnretningen, samtidig som det skal være mulig ved sendeinnretningen å realisere påstyringen av koblingstransistoren uteri ekstra koblinger som nevnt tidligere. Man går i den forbindelse ut fra at både mottagningsinnretningen og sendeinnretningen er dimensjonert slik at de varig kan utholde en midlere og i alle fall kortvarig utholde en høyere overstrøm. Løsningen ifølge oppfinnelsen består i at der til beskyttelse av mottagningsinnretningen er anordnet en lavtemperaturleder beliggende i en lederkurs i tilslutningslednirigen, og en dermed parallellkoblet lineær motstand, og der til beskyttelse av sendeinnretningen i tillegg er anordnet en motstand i den sendesidige koblingstransistors kollektorkrets og en med koblingstransistorens kollektor- basisstrekning paralleltliggende hjelpetransistor av motsatt ledningsevne-type, som kan styres ved hjelp av spenningsfallet på motstanden, og over hvilken der i tilfellet av en overstrøm på tilslutningsledningen blir frembragt en ekstra basisstrøm for koblingstransistoren.

Ytterligere utforminger av oppfinnelsesgjenstanden erkarakteriserti underkravene.

Enkeltheter ved koblingsanordningen ifølge oppfinnelsen såvel som dens virkemåte vil i det følgende under henvisning til tegningen bli forklart for tilfellet av enkeltstrøm-drift. Fig. 1 viser en beskyttelseskobling beliggende i en firetråds tilslutningsledning for en sende- og en mottagningsinnretning. Fig. 2 viser en videre utforming av beskyttelseskoblingen for sendeinnretningen, og

fig. 3 viser et eksempel på en polaritets-uavhengig beskyttelseskobling for sende- og mottagningsinnretningen.

Utførelseseksempelet på fig. 1 er bestemt for å anvendes i et anlegg for enkeltstrømdrift og for en firetrådet tilslutning med en totråds sendeledning SL og en totråds mottagningsledning EL.

Når det gjelder sendeinnretningen, viser figuren bare koblingstransistoren Tl, som på ikke nærmere beskrevet måte styres via sin basistilslutning ved hjelp av sendedata SD. De tegn som inntref-fer via mottagningsledningen EL, blir gitt videre som mottagningsdata ED til en mottagningsinnretning som heller ikke er vist. Forutsetningsvis kan mottagningsinnretningen tåle en midlere overstrøm varig og en sterkere overstrøm kortvarig. I en og en leder hos sendeledningen SL og mottagningsledningen EL er der anordnet en lavtemperaturleder Rk shuntet med en lineær motstand Rp. Denne anordning har fremfor den konvensjonelle anvendelse av en lavtemperaturleder alene den vesentlige fordel at anordningen selv etter engangs opptreden av en strøm som overskrider normalverdien, altså ved engangs opptreden av overstrøm, etter opphør av en slik forstyrrelse fortsatt er driftsdyktig selv uten ekstra forholdsregler. Mens der ved anvendelse av en lavtemperaturleder som ikke er shuntet med en motstand, som regel vil være nødvendig for gjenopptagelse av driften etter engangs opptreden av overstrøm å bryte ledningen manuelt for et lengre tidsrom, inntrer der med anordningen ifølge oppfinnelsen tilnærmelsesvis en regulering av strømmen uten at der som ved andre regulerings- eller begrens-ningskoblinger etter gjenopprettelse av normal drift forblir en høy restmotstand i strømkretsen. Denne virkemåte som er omtalt i det foregående, såvel som den uten nevneverdig teknisk påkostning oppnåelige overbelastningsevne hos mottagningsinnretningen, som til formålet på i og for seg kjent måte er supplert med en høyt belastbar foranliggende motstand Rm, gir tilstrekkelig beskyttelse for mottagningsinnretningen. For tilfellet av at mottagningsinnretningen og/eller målemotstanden Rm foran denne er lite belastbar, kan der ved behov innskytes en Zenerdiode ZD som antydet stiplet på fig. 1.

For sendeinnretningen bringer anvendelsen av en lavtemperaturleder Rk shuntet med en lineær motstand Rp i sendeledningen SL det ønskede resultat bare dersom sendeinnretningen selv blir rikelig dimensjonert. Av den grunn er der anordnet en motstand Ri i kollektortilslutningen til koblingstransistoren Tl og en hjelpetransistor T2 av motsatt ledningsevnetype mellom basis og kollektor hos koblingstransistoren Tl.. Styringen av hjelpetransistoren T2 skjer via spenningsfallet på motstanden RI. I normaldrift er spenningsfallet på motstanden Ri så lite at hjelpetransistoren T2 er sperret. I såfall blir koblingstransistoren Tl bare styrt av innkommende sendedata SD, hvorunder styrestrømmen i normal drift må garantere sikker gjennomstyring av koblingstransistoren Tl. Stiger strømmen derimot til en utillatelig høy verdi, øker spenningsfallet på motstanden Ri, og hjelpetransistoren T2 blir styrt til ledende tilstand. Derved får koblingstransistoren Tl nå i tillegg en høy basisstrøm, som med sikkerhet bringer den til metningstilstand og holder den der. Med anordningen ifølge oppfinnelsen blir det således oppnådd at de høye styrestrømmer som behøves til å styre koblingstransistoren til metningstilstand, bare blir frembragt så lenge der flyter overstrøm, og med en enkel koblingsanordning. Synker overstrømmen igjen, blir koblingstransistoren Tl normalt styrbar påny, og anordningens vernefunk-sjon står igjen fullt ut til rådighet.

Ved utførelse av oppfinnelsen er det mulig ved hjelp av en kondensator Cl som er innkoblet mellom basistilslutningen i hjelpetransistoren T2 og koblingstransistoren Tl, å avflate de koblings-flanker som frembringes ved styringen av koblingstransistoren Tl. Derved blir andelen av overharmoniske i det utsendte signal redu-sert, noe som fører til en bedring av overføringsegenskapene. Kondensatoren Cl, som blir å anvende ved behov, er likeledes inntegnet stiplet på fig. 1.

Beskyttelseskoblingen for sendeinnretningen kan som vist på fig. 2 forbedres ytterligere ved at der i emittertilslutningen til hjelpetransistoren T2 er anordnet en ytterligere motstand R2 og/eller et ekstra RC-ledd R3, C2, hvormed der kan oppnås en reaksjonsforsinkelse i beskyttelsesfunksjonen. Virkemåten av anordningen på fig. 2 er den samme som allerede forklart under henvisning til fig. 1. Også her blir hjelpetransistoren T2 via spenningsfallet på motstanden Ri alltid styrt til ledende tilstand når strømmen på sendeledningen har nådd en bestemt verdi over normalverdien. Ved hjelp av motstanden R2 er det imidlertid mulig i.tilfellet av overstrøm å innvirke på fordelingen av strømmen på anordningens to grener og dermed også på basisstrømmen hos koblingstransistoren Tl. Ved passende dimensjonering av RC-kombinasjonen R3C2 kommer styringen av hjelpetransistoren T2 fra sperretilstand

i normaldrift til ledende tilstand i tilfellet av en forstyrrelse på kjent måte forsinket til virkning.

Hittil ble oppfinnelsen belyst ved et eksempel for én strøm-retning. Imidlertid kan oppfinnelsen anvendes med de samme for-deler også ved polaritets-uavhengig drift. Et eksempel på dette er vist på fig. 3. Her er to anordninger, hver bestående av en koblingstransistor og en hjelpetransistor som kan styres via motstanden i koblingstransistorens kollektorkrets, parallellkoblet for beskyttelse av sendeinnretningen, mens polaritetsavhengigheten i forbindelse med beskyttelsen av mottagningsinnretningen i dette tilfelle blir oppnådd ved hjelp av en likeretter-brokobling. Anordningen på fig. 3 inneholder til dette formål to koblingstransistorer Til og T12 av motsatt ledningsevnetype, to motstander Ril og R12 samt to hjelpetransistorer T21 og T22 av den ledningsevne-type som er motsatt den respektive tilhørende koblingstransistors.

I normal drift blir koblingstransistorene Til og T12 styrt polari-tetsavhengig ved hjelp av sendedata SD, mens den ekstra basisstrøm for de to koblingstransistorer Til og T12 i tilfellet av en over-strøm blir frembragt via de to hjelpetransistorer T21 og T22. Via diodene Dll og D12, som slipper strøm igjennom i hver sin av de to strømretninger, er anordningen forbundet med en leder hos sendeledningen SL. Denne leder inneholder i utførelseseksempelet også lavtemperaturlederen Rk og shuntmotstanden Rp for denne.

Den viste beskyttelseskobling med parallellkoblede transi-storer av motsatt ledningsevnetype for sendeinnretningen krever ingen likeretterbrokobling for koblingstransistorene, så man unngår det høyere spenningsfall som opptrer ved anordninger med likeretterbrokoblinger.

I mottagningsledningen EL sitter likeretterbrokoblingen B, hvor tilslutningene for avgivelse av mottagningsdata ED såvel som de to ledere hos mottagningsledningen EL er tilkoblet i to og to motstående koblingspunkter, samtidig som lavtemperaturlederen Rk med shuntmotstanden Rp er anordnet i en av disse to ledere.

Claims (5)

1. Koblingsanordning til å beskytte elektroniske sende- og mottagningsinnretninger mot overstrøm i anlegg innen likestrøm-telegraf iteknikk, karakterisert ved at der i en leder hos en sende- og/eller hos en mottagningsledning er anordnet en lavtemperaturleder (Rk) og en dermed parallellkoblet lineær motstand (Rp), at der er anordnet en motstand (RI) i kollektortilslutningen til en i sendeinnretningen inneholdt koblingstransistor (Tl) og er anordnet en med koblingstransistorens (Tl) kollektor-basisstrekning paralleltliggendé hjelpetransistor (T2) av motsatt ledningsevnetype som kan styres ved hjelp av spenningsfallet på motstanden (Ri), og via hvilken der i tilfellet av opptredende overstrøm på tilslutningsledningen (SL) blir frembragt en ekstra basisstrøm for koblingstransistoren (Tl).

2. Koblingsanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at der mellom koblingstransistorens (Tl) basistilslutning og hjelpetransistorens (T2) basistilslutning er anordnet en kondensator (Cl).

3. Koblingsanordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at der i hjelpetransistorens (T2) kollek-torstrekning er anordnet en ytterligere motstand (R2).

4. Koblingsanordning som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at der i hjelpetransistorens (T2) basis-strømkrets er anordnet en reaksjonsforsinkelseskobling (R3, C2).

5. Koblingsanordning for polaritets-uavhengig drevne sende- og mottagningsinnretninger som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at der mellom tilslutningene for.mottagningsdata (ED) og mottagningsledningen (EL) er anordnet en likeretterbrokobling (B), at der mellom tilslutningene for sendedata (SD) og sendeledningen (SL) er anordnet koblingstransistorer (Til resp. T12) og en og en hjelpetransistor (T21 resp. T22) som kan styres via en i hver koblingstransistors (Til resp. T12) kollektortilslutning anordnet motstand (Ril resp. R12), og via hvilken der ved opptreden av overstrøm på sendeledningen (SL) blir frembragt en ekstra basisstrøm for vedkommende koblingstransistor (Til, T12), at den ene leder hos sendeledningen (SL) er forbundet med forbindelsespunktet mellom de to koblingstransistorers (Til, T12) emitterstrekninger og serideledningens (SL) annen leder via en for en og en strømretning lededyktig diode (Dll resp. D12) er forbundet med forbindelsespunktet mellom en og en motstand og en og en hjelpetransistor (Ril, T21 resp. R12, T22), og at der i en av disse ledere er anordnet en lavtemperaturleder (Rk) shuntet med en motstand (Rp).