DE1167422B

DE1167422B - Circuit arrangement for the transmission of signals from an intrinsically safe circuit into a non-intrinsically safe circuit, especially for underground operations

Info

Publication number: DE1167422B
Application number: DEM47694A
Authority: DE
Original assignee: MONTAN ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: MONTAN ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 1961-01-14
Filing date: 1961-01-14
Publication date: 1964-04-09

Description

Schaltungsanordnung für die übertragung von Signalen aus einem eigensicheren. Stromkreis in einen nichteigensicheren Stromkreis, insbesondere für Untertagebetriebe Eigensichere Stromkreise sind bekanntlich Stromkreise, in denen unter allen betrieblich möglichen Zuständen, insbesondere auch bei Kurzschluß, zündfähige Funken nicht auftreten können. Spannung und Strom sind unter Berücksichtigung der im eigensicheren Stromkreis vorhandenen Widerstände, Selbstinduktionen und Kapazitäten entsprechend begrenzt.Circuit arrangement for the transmission of signals from an intrinsically safe. Circuit into a non-intrinsically safe circuit, especially for underground operations Intrinsically safe circuits are known to be circuits in which under all operational possible states, especially in the event of a short circuit, ignitable sparks do not occur can. Voltage and current are in the intrinsically safe circuit taking into account Existing resistances, self-inductions and capacities are limited accordingly.

In der Praxis tritt häufig das Problem auf, Signale aus einem eigensicherem Stromkreis in einen nichteigensicheren Stromkreis zu übertragen, wo bestimmte Funktionen zu bewirken, z. B. Schaltungen vorzunehmen sind. Hierzu sind besondere Transformationsglieder bekannt, die ihrerseits eigensicher ausgeführt sind. Die bekannten eigensicheren Transformatorenglieder stellen im Prinzip ein Verstärkerelement dar, das die relativ energiearmen eigensicheren Signale, die z. B. mittels Signalschalter erzeugt werden, so weit verstärkt, daß die im nichteigensicheren Wirkstromkreis zur Verfügung stehende elektrische Energie ausreicht, um die erwähnten Funktionen zu bewirken, z. B. ein Schaltrelais zu betätigen. Das eigensichere Transformationsglied überbrückt so die Nahtstelle zwischen eigensicherem Stromkreis und einem nichteigensicheren Stromkreis, wobei gleichsam kanalartig die Übertragungseinrichtung vom eigensicheren zum nichteigensicheren Stromkreis weist und jeder unbeabsichtigte, die Eigensicherheit aufhebende Energiefluß aus dem nichteigensicheren Stromkreis in den eigensicheren verhindert werden muß. Im allgemeinen stellt ein solches eigensicheres Transformationsglied einen Multipol mit zumindest einem Eingang für den eigensicheren Stromkreis, bestehend aus zwei Polen und zumindest einem Ausgang für einen nichteigensicheren Stromkreis, ebenfalls bestehend aus zwei Polen, sowie einem von diesen Polen getrennten Netzanschluß oder Speiseanschluß mit zugehörigem Netzanschlußteil für die Zuführung der zur Verstärkung notwendigen Energie. Als Verstärkerelement sind in den bekannten eigensicheren Transformationsgliedern Vakuumröhren, gasgefüllte Röhren, Magnetverstärker, Transistorverstärker in üblichen Schaltungen oder auch speziellen Relaisschaltungen gebräuchlich, bei denen zumeist durch besondere Schaltglieder eine Spannungsbegrenzung der durch die Eigeninduktivität des Relaisstromkreises erzeugten Spannungsspitzen vorgesehen ist. Auch Kombinationen aus den vorgenannten Elementen sind in eigensicheren Transformationsgliedern bekannt. Im Ergebnis sind die bekannten eigensicheren Transformationsglieder in ihrem Aufbau verhältnismäßig kompliziert. Es ist in Abweichung von den beschriebenen Maß" nahmen auch eine eigensichere Anordnung zum Steuern eines elektromagnetischen Schalters , über einen Transistor bekanntgeworden; wobei die Steuerspannung des Transistors von einem Spannungsteiler abgenommen wird; der im Zuge dcs-von dem Steuerstrom .durchflossenen Steuerwiderstandes und des die Steuerleitungen enthaltenen @ Stromkreises liegt; wobei die Spannungsteiler-Widerstände so bemessen sind, daß die Stromstärke im Emitter-Basisstromkreis und in den eigensicheren Steuerleitungen die zulässigen Höchstwerte nicht überschreitet. Im Ergebnis wird so erreicht, daß das Mittelpotential eines Span. nungsteilers durch Überbrücken der eigensicheren Steuerleitungen so verschoben wird, daß der hier angeschlossene Transistor seinen Schaltzustand ändert. Bei dieser bekannten Ausführungsform einer Schaltungsanordnung für die Übertragung von Signalen aus einem eigensicheren in einen nichteigensicheren Stromkreis stört, daß der Relaisspulen-Widerstand des zu steuernden Relais den Widerstand, der in der Regel schon sehr langen Übertragungsleitung zwischen dem Transistorverstärker und dem Spannungsteiler erheblich vergrößert. Das begrenzt die Länge der Übertragungsleitung oder macht zumindest eine besondere Gestaltung der Übertragungsleitung erforderlich.In practice, the problem often arises, signals from an intrinsically safe Transferring a circuit to a non-intrinsically safe circuit where certain functions to effect, e.g. B. circuits are to be made. There are special transformation elements for this known, which in turn are designed to be intrinsically safe. The well-known intrinsically safe Transformer elements represent in principle an amplifier element that the relative low-energy intrinsically safe signals, e.g. B. generated by means of a signal switch, amplified to such an extent that that which is available in the non-intrinsically safe active circuit sufficient electrical energy to perform the functions mentioned, e.g. B. a To operate switching relay. The intrinsically safe transformation element bridges the Interface between an intrinsically safe circuit and a non-intrinsically safe circuit, the transmission device from the intrinsically safe to the non-intrinsically safe, as it were, in a channel-like manner Circuit shows and any unintended, intrinsically safe flow of energy must be prevented from the non-intrinsically safe circuit in the intrinsically safe. In general, such an intrinsically safe transformation element represents a multipole with at least one input for the intrinsically safe circuit, consisting of two Poles and at least one output for a non-intrinsically safe circuit, too consisting of two poles, as well as a mains connection separated from these poles or Feed connection with associated mains connection part for the supply of the amplification necessary energy. The known intrinsically safe transformation elements are used as the amplifier element Vacuum tubes, gas-filled tubes, magnetic amplifiers, transistor amplifiers in usual Circuits or special relay circuits commonly used, in which mostly special switching elements limit the voltage caused by the self-inductance of the relay circuit generated voltage peaks is provided. Combinations too intrinsically safe transformation elements are known from the aforementioned elements. The result is the well-known intrinsically safe transformation elements in their structure relatively complicated. It deviates from the measures described also an intrinsically safe arrangement for controlling an electromagnetic switch , became known about a transistor; where the control voltage of the transistor is taken from a voltage divider; which in the course of the dcs-flowed through by the control current Control resistor and the circuit containing the control lines @; wherein the voltage divider resistors are dimensioned so that the current strength in the emitter base circuit and does not exceed the maximum permissible values in the intrinsically safe control lines. As a result, it is achieved that the mean potential of a chip. voltage divider through Bridging the intrinsically safe control lines is shifted so that the one connected here Transistor changes its switching state. In this known embodiment one Circuit arrangement for the transmission of signals from an intrinsically safe in a non-intrinsically safe circuit disturbs that the relay coil resistance of the too The relay controls the resistance, which is usually a very long transmission line between the transistor amplifier and the voltage divider is increased significantly. This limits the length of the transmission line, or at least makes it special Transmission line design required.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine mit einem Transistorverstärker arbeitende Schaltungsanordnung für die Übertragung von Signalen aus einem eigensicheren Stromkreis in einen nichteigensicheren Stromkreis anzugeben, die sich durch geringsten Widerstand der Übertragungsleitung zwischen dem Transistorverstärker und dem Spannungsteiler auszeichnet.The invention has the task of providing one with a transistor amplifier working circuit arrangement for the transmission of signals from an intrinsically safe Specify circuit in a non-intrinsically safe circuit, which is through the least Resistance of the transmission line between the transistor amplifier and the voltage divider excels.

Die Erfindung betrifft eine mit aus einem nichteigensicheren Netz gespeisten Transistorverstärker arbeitende Schaltungsanordnung für die übertragung von Signalen aus einem eigensicheren Stromkreis mit Schaltrelais, insbesondere für Untertagebetriebe, wobei das Mittelpotential eines Spannungsteilers durch überbrücken der eigensicheren Steuerleitungen so verschoben wird, daß der hier angeschlossene Transistor seinen Schaltzustand ändert. Die Erfindung besteht darin, daß die beiden Spulen eines als Schaltrelais dienenden Differenzrelais einen Teil des Gesamtwiderstandes des Spannungsteilers bilden und die Mittelanzapfung des Relais am Kollektor des Transistors liegt.The invention relates to a network consisting of a non-intrinsically safe network powered transistor amplifier working circuit arrangement for the transmission of signals from an intrinsically safe circuit with switching relays, especially for Underground operations, where is the mean potential of a voltage divider by bridging the intrinsically safe control lines is shifted so that the transistor connected here changes its switching state. The invention exists in that the two coils of a differential relay serving as a switching relay are one Form part of the total resistance of the voltage divider and form the center tap of the relay is at the collector of the transistor.

Man wird den eigensicheren Stromkreis über einen oder mehrere Begrenzungswiderstände einerseits an die Basis des Transistors, andererseits an einen im Kollektorstrom liegenden Spannungsabfallwiderstand anschließen. Aus Sicherheitsgründen empfiehlt es sich, zwischen den beiden Zweigen des eigensicheren Stromkreises eine Zehner-Diode anzuordnen. Zur Anpassung an verschiedene Leitungsverhältnisse dient zweckmäßigerweise ein Trimmerwiderstand im Ausgang des Spannungsteilers.The intrinsically safe circuit is established using one or more limiting resistors on the one hand to the base of the transistor, on the other hand to one in the collector current Connect lying voltage drop resistor. Recommended for security reasons there is a Zener diode between the two branches of the intrinsically safe circuit to arrange. It is useful for adapting to different line conditions a trimmer resistor in the output of the voltage divider.

Der nichteigensichere Spannungskreis kann grundsätzlich ein beliebiger Spannungskreis sein, dessen Spannung größer ist als die Spitzenspannung des Transistors. Insbesondere besteht die Möglichkeit, als nichteigensicheren Stromkreis das übliche Fernsprechnetz eines Untertagebetriebes einzusetzen.The non-intrinsically safe voltage circuit can basically be any Be a voltage circuit whose voltage is greater than the peak voltage of the transistor. In particular, there is the possibility of the usual as a non-intrinsically safe circuit Use the telephone network of an underground operation.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung der Relais-Spulenwiderstand den Widerstand der in der Regel sehr langen Übertragungsleitung zwischen dem Transistorverstärker und dem Spannungsteiler nicht mehr zusätzlich beeinfiußt. Daher zeichnet sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung durch geringsten Widerstand in dieser Übertragungsleitung aus.The advantages achieved by the invention are mainly in it see that in the circuit arrangement according to the invention, the relay coil resistance the resistance of the usually very long transmission line between the transistor amplifier and the voltage divider is no longer additionally influenced. Therefore, the Circuit arrangement according to the invention due to the lowest resistance in this transmission line the end.

Im folgenden wird die Anordnung nach den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche an Hand der Zeichnung ausführlicher erläutert: Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung dient für die Übertragung von Signalen aus einem eigensicheren Stromkreis 1 mit Signalschalter 2 in einen nichteigensicheren Stromkreis 3, 3 a, 3 b mit einem Schaltrelais 4. Das Schaltrelais ist als Differenzrelais ausgeführt und kann einen weiteren, nicht im einzelnen gezeichneten, aber durch 5 angedeuteten Stromkreis steuern. Im nichteigensicheren Netz 19 ist zunächst eine bekannte Spannungsteilerschaltung mit Spannungsteilerwiderstand 6 verwirklicht, die Spulen des Differenzrelais 4 liegen mit diesem Spannungsteilerwiderstand 6 in Reihe und bilden so einen Teil des Gesamtwiderstandes der Spannungsteilerschaltung. Die Spannungsquelle im nichteigensicheren Stromkreis trägt das Bezugszeichen 7. Die Ausgänge des Differenzrelais 4 sind einerseits über 3 b und über den Spannungsabfallwiderstand 8 an den Emitter 9 bzw. über 3 a den Kollektor 10 des Transistors 11 gelegt. Der eigensichere Stromkreis 1 ist bei 12 vor dem Spannungsabfallwiderstand 8 abgezweigt und mit dem anderen Pol an die Basis 13 des Transistors 10 angeschlossen. In dem Stromzweig 3 b liegt im übrigen auch ein Trimmwiderstand 14, der die Anpassung an verschiedene Wertungsverhältnisse zuläßt. Der eigensichere Stromkreis 1 ist im Ausführungsbeispiel über zwei Begrenzungswiderstände 15, 16 angeschlossen, zwischen den beiden Zweigen des eigensicheren Stromkreises liegt eine Zehnerdiode 17 als Sicherheitsmaßnahme, beispielsweise für den Fall, daß eine Spule des Differenzrelais 4 durchbrennt. Es kann sich bei dem nichteigensicheren Stromkreis um das übliche Fernsprechnetz eines Untertagebetriebes handeln.In the following, the arrangement according to the characterizing parts of the claims is explained in more detail with reference to the drawing: The circuit arrangement shown in the figure is used for the transmission of signals from an intrinsically safe circuit 1 with signal switch 2 in a non-intrinsically safe circuit 3, 3 a, 3 b with a switching relay 4. The switching relay is designed as a differential relay and can control a further circuit, not shown in detail, but indicated by 5. In the non-intrinsically safe network 19, a known voltage divider circuit with a voltage divider resistor 6 is implemented, the coils of the differential relay 4 are in series with this voltage divider resistor 6 and thus form part of the total resistance of the voltage divider circuit. The voltage source in the non-intrinsically safe circuit bears the reference number 7. The outputs of the differential relay 4 are connected to the emitter 9 via 3 b and via the voltage drop resistor 8 and to the collector 10 of the transistor 11 via 3 a. The intrinsically safe circuit 1 is branched off at 12 in front of the voltage drop resistor 8 and the other pole is connected to the base 13 of the transistor 10. In the current branch 3 b there is also a trimming resistor 14 which allows adaptation to different valuation ratios. The intrinsically safe circuit 1 is connected in the embodiment with two limiting resistors 15, 16, between the two branches of the intrinsically safe circuit is a Zener diode 17 as a safety measure, for example, in the event that a coil of the differential relay 4 blows. The non-intrinsically safe circuit can be the usual telephone network of an underground operation.

Zur Funktionsweise der dargestellten Schaltung ist darauf hinzuweisen, daß bei offenem Signalschalter 2 im eigensicheren Stromkreis 1 sich die Wirkung der Relaisspulen .im Differenzrelais 4 aufhebt. Das Relais 4, durch welches dauernd ein Strom fließt, hat in diesem Falle also nicht angesprochen. Wird der Signalschalter im eigensicheren Stromkreis 1 geschlossen, so schließt der Transistor 11. Der Stromfiuß über den Spannungsteiler und damit das Differenzrelais 4 ändert sich, die beiden Spulen des Differenzrelais 4 heben sich in ihrer Wirkung nicht mehr auf, das Relais spricht an und erfüllt seine Schaltfunktion. Die strichpunktierten Linien 17 bzw. 18 deuten an, welche Elemente gerätemäßig zusammengefaßt werden können.Regarding the mode of operation of the circuit shown, it should be pointed out that when the signal switch 2 is open in the intrinsically safe circuit 1, the effect of the relay coils in the differential relay 4 is canceled. The relay 4, through which a current flows continuously, has not responded in this case. If the signal switch in the intrinsically safe circuit 1 is closed, the transistor 11 closes. The current flow across the voltage divider and thus the differential relay 4 changes, the effect of the two coils of the differential relay 4 is no longer canceled, the relay responds and fulfills its function Switching function. The dash-dotted lines 17 and 18 indicate which elements can be combined in terms of equipment.

Claims

Claims: 1. With a transistor amplifier operating from a non-intrinsically safe network for the transmission of signals from an intrinsically safe circuit with a signal switch into a non-intrinsically safe circuit with switching relays, especially for underground operations, whereby the mean potential of a voltage divider is shifted by bridging the intrinsically safe control line, that the connected here transistor changes its switching state, gekennzeichn characterized et that the two coils of a serving as a switching relay differential relay (4) form a part of the total resistance of the voltage divider and (4) is the center tap of the relay at the collector of the transistor (11).

2. Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the intrinsically safe Circuit via one or more limiting resistors (15, 16) on the one hand the base of the transistor, on the other hand to one in the collector current. lying voltage drop resistance (8) is connected.

3. Circuit arrangement according to claims 1 and 2, characterized marked that between the two poles of the intrinsically safe circuit a Zener diode (17) is arranged.

4. Circuit arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that a trimming resistor (14) is located in the output of the voltage divider. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1069 187. 1083396.