DE1291783B

DE1291783B - Voltage discriminator for signaling over- and undervoltage

Info

Publication number: DE1291783B
Application number: DE1966S0106017
Authority: DE
Inventors: Kuegler; Dipl-Ing Eberhard
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1966-09-22
Filing date: 1966-09-22
Publication date: 1969-04-03

Description

Die Erfindung betrifft einen Spannungsdiskriminator zur Signalisierung von über- und Unterspannungen unter Verwendung einer Steuergleichspannung, die an zwei parallelgeschaltete, aus ohmschen Widerständen bestehende Spannungsteiler geführt ist, sowie zweier Transistoren, deren Emitter am gemeinsamen Fußpunkt der Spannungsteiler liegen und von denen die Basis des ersten Transistors an einem Abgriff des ersten Spannungsteilers, die Basis des zweiten Transistors an einem Abgriff des zweiten Spannungsteilers und der Kollektor des ersten Transistors an einem Abgriff des zweiten Spannungsteilers angeschlossen ist.The invention relates to a voltage discriminator for signaling of overvoltage and undervoltage using a DC control voltage applied to two voltage dividers connected in parallel and consisting of ohmic resistors is, as well as two transistors, the emitter of which is at the common base of the voltage divider lie and of which the base of the first transistor at a tap of the first Voltage divider, the base of the second transistor at a tap of the second Voltage divider and the collector of the first transistor at a tap of the second Voltage divider is connected.

In der Nachriehtenübertragungstechnik ist es in vielen Fällen zur rechtzeitigen Erkennung von Fehlern in den übertragungseinrichtungen und zu deren eventueller automatischer oder manueller Umschaltung notwendig, Gleichspannungen bzw. Wechselspannungen auf ihre Konstanz bzw. das überschreiten vorgegebener oberer und unterer Grenzwerte zu überwachen.In post-transmission technology, it is used in many cases timely detection of errors in the transmission facilities and their possible automatic or manual switching necessary, direct voltages or alternating voltages to their constancy or the exceeding of predetermined upper and lower limit values to be monitored.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1162 875 ist ein elektronischer Kippschalter mit Transistoren und Spannungsmitkopplung bekannt, bei dem die Basis des Transistors der ersten Stufe an die Betriebsspannung über einen Spannungsteiler angelegt ist, wobei der Spannungsteiler ein Glied enthält, das zur Last über eine Leitung parallel geschaltet ist, die die Kollektor-Basis-Stromkreise der Transistoren umgeht. Bei dieser Anordnung handelt es sich um eine bistabile Kippstufe, bei der durch Umpolen der Steuerspannung ein Umkippen in eine der beiden stabilen Lagen erfolgt. Die überwachung des überschreitens vorgegebener oberer und unterer Grenzwerte ist durch diese Anordnung nicht möglich.From the German Auslegeschrift 1162 875 an electronic toggle switch with transistors and voltage feedback is known, in which the base of the transistor of the first stage is connected to the operating voltage via a voltage divider, the voltage divider containing a member that is connected in parallel to the load via a line which bypasses the collector-base circuits of the transistors. This arrangement is a bistable multivibrator, in which the polarity of the control voltage is reversed to cause a changeover to one of the two stable positions. The monitoring of the exceeding of specified upper and lower limit values is not possible with this arrangement.

Es ist durch die deutsche Auslegeschrift 1186 542 bereits eine Gleichspannungs-überwachungsschaltung bekannt, die unter Verwendung der genannten sowie weiterer Schaltelemente zu einem zweistufigen , Oszillator geschaltet ist, dessen Rückkopplungsfaktor derart gewählt ist, daß, wenn die Eingangsgleichspannung einen unteren Schwellwert überschreitet, sich eine Schwingung erregt und das Relais im Kollektorkreis des zweiten Transistors anzieht und daß, wenn die Eingangsgleichspannung einen oberen Schwellwert überschreitet, der erste Transistor gesättigt wird, so daß der Rückkopplungsfaktor unter Eins sinkt, die Schwingung unterbricht und das Relais abfällt. Diese bekannte Gleichspannungs-Überwachungsschaltung benötigt als Schaltelemente Kondensatoren, Gleichrichter und einen Rückkopplungsübertrager und hat den Nachteil, im Sollbereich der Eingangsgleichspannung eine durch die Selbsterregung bedingte Störstrahlung auszusenden.A DC voltage monitoring circuit is already known from the German patent application 1186 542, which is connected to a two-stage oscillator using the above and other switching elements, the feedback factor of which is selected so that when the input DC voltage exceeds a lower threshold value, an oscillation occurs energized and the relay in the collector circuit of the second transistor picks up and that, when the input DC voltage exceeds an upper threshold value, the first transistor is saturated so that the feedback factor falls below one, the oscillation is interrupted and the relay drops out. This known DC voltage monitoring circuit requires capacitors, rectifiers and a feedback transformer as switching elements and has the disadvantage of emitting interference radiation caused by self-excitation in the target range of the input DC voltage.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Spannungsdiskriminator zur Signalisierung von Uber-und Unterspannungen zu schaffen, der die Nachteile bekannter Schaltungen in einfacher Weise vermeidet.It is therefore an object of the invention to provide a voltage discriminator To provide signaling of over and undervoltage, the disadvantages of which are known Avoids circuits in a simple manner.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ohmschen Widerstände der beiden Spannungsteiler so bemessen sind, daß im Sollbereich der Steuergleichspannung die Gleichspannung an dem parallel zu der Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors liegenden Widerstand kleiner als die Schleusenspannung dieser Emitter-Basis-Strecke ist und die Gleichspannung an dem parallel zu der Emitter-Basis-Strecke des zweiten Transistors liegenden Widerstand den Wert der Schleusenspannung der angeschlossenen Emitter-Basis-Strecke erreicht.The object is achieved according to the invention in that the ohmic Resistances of the two voltage dividers are dimensioned so that the Control DC voltage the DC voltage at the parallel to the emitter-base path of the first transistor lying resistance is smaller than the lock voltage of this The emitter-base path is and the DC voltage across the parallel to the emitter-base path of the second transistor lying resistor the value of the lock voltage connected emitter-base path.

Im Kollektorkreis des zweiten Transistors -kann, wie an sich bekannt, eine Anzeigeeinrichtung, insbesondere ein Relais, liegen.As is known per se, in the collector circuit of the second transistor a display device, in particular a relay, lie.

Die Steuergleichspannung ist über eine Zenerdiode an die beiden Spannungsteiler geführt.The DC control voltage is sent to the two voltage dividers via a Zener diode guided.

Der Abgriff des zweiten Spannungsteilers, an den der Kollektor des ersten Transistors angeschlossen ist, ist identisch mit demjenigen Abgriff dieses Spannungsteilers, an dem die Basis des zweiten Transistors liegt.The tap of the second voltage divider to which the collector of the first transistor is connected, is identical to that tap of this Voltage divider to which the base of the second transistor is connected.

Damit ist ein Spannungsdiskriminator geschaffen, der Uber- und Unterspannungen mit einem einzigen, mit Ruhestrom betriebenen Relais signalisiert, und die Vorteile der Selbstüberwachung durch Ruhestrom mit genau festlegbaren Ansprechgrenzen, einem einfachen Schaltungsaufbau und der Störstrahlungsfreiheit verbindet.This creates a voltage discriminator against overvoltage and undervoltage signals with a single, closed-circuit operated relay, and the advantages self-monitoring by quiescent current with precisely definable response limits, a simple circuit structure and the freedom from interference radiation.

Falls die Sättigungsspannung der Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors kleiner als die Schleusenspannung der Emitter-Basis-Strecke des zweiten Transistors ist, kann der Schaltungsaufbau weiter vereinfacht werden, indem der Kollektor des ersten Transistors und die Basis des zweiten Transistors am selben Abgriff des zweiten Spannungsteilers angeschlossen werden, womit ein Widerstand des zweiten Spannungsteilers entfällt.If the saturation voltage of the collector-emitter path of the first Transistor smaller than the lock voltage of the emitter-base path of the second Transistor, the circuit configuration can be further simplified by adding the Collector of the first transistor and the base of the second transistor on the same Tap of the second voltage divider can be connected, creating a resistor of the second voltage divider is not applicable.

Vorteilhafterweise ist der parallel zur Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors gelegene Widerstand des ersten Spannungsteilers durch eine Parallelschaltung aus einem Parallelwiderstand und einer Serienschaltung eines Vorwiderstandes und eines Heißleiters dargestellt. Damit wird die Temperaturabhängigkeit der Schleusenspannung der Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors und damit die Temperaturabhängigkeit der oberen Ansprechgrenze kompensiert.Advantageously, the parallel to the emitter-base path of the first transistor located resistance of the first voltage divider by a parallel connection from a parallel resistor and a series connection of a series resistor and a thermistor shown. This becomes the temperature dependence of the lock voltage the emitter-base path of the first transistor and thus the temperature dependency compensated for the upper response limit.

Ebenfalls mit Vorteil ist der parallel zur Emitter-Basis-Strecke des zweiten Transistors gelegene Widerstand des zweiten Spannungsteilers durch eine Parallelschaltung aus einem zweiten Parallelwiderstand und einer Serienschaltung eines zweiten Vorwiderstandes und eines zweiten Heißleiters dargestellt. Damit wird die Temperaturabhängigkeit der Schleusenspannung der Emitter-Basis-Strecke des zweiten Transistors und damit die Temperaturabhängigkeit der unteren Ansprechgrenze kompensiert.Another advantage is the parallel to the emitter-base path of the second transistor located resistance of the second voltage divider by a Parallel connection of a second parallel resistor and a series connection a second series resistor and a second thermistor shown. So that will the temperature dependence of the lock voltage of the emitter-base path of the second Transistor and thus the temperature dependency of the lower response limit compensated.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein gleichstromverstärkender dritter Transistor in Kollektor-Basis-Schaltung in der Art vorgeschaltet, daß der die Steuergleichspannung liefernde Emitter des dritten Transistors an die Zenerdiode angeschlossen und dessen Kollektor galvanisch leitend mit der Batteriespannung verbunden ist. Dadurch können bei einer Senkung des aufzubringenden Steuerstromes der erste und zweite Spannungsteiler niederohmiger ausgelegt werden, wodurch die Genauigkeit der Ansprechgrenzen weiter erhöht wird.In a further embodiment of the invention is a direct current amplifying third transistor in collector-base circuit connected upstream in such a way that the the emitter of the third transistor which supplies the control DC voltage to the Zener diode connected and its collector is electrically connected to the battery voltage is. As a result, if the control current to be applied is reduced, the first and second voltage dividers are designed to be of low resistance, thereby increasing the accuracy the response limits is further increased.

Zur Uberwachung von Wechselspannungspegeln. vorzugsweise Träger- und Pilotpegel der Nachrichtenübertragungstechnik, ist dem dritten Transistor eine Wechselspannungseingangsschaltung,vorgeschaltet, bestehend aus einer den Wechselspannungseingang bildenden Primärwicklung eines Übertragers, dessen Sekundärwicklung über eine Gleichrichterschaltung galvanisch leitend mit einem Ladekondensator verbunden ist, dessen spannungsführentier Anschluß mit der Basis des dritten Transistors Verbunden ist.For monitoring AC voltage levels. preferably carrier and Pilot level of communication technology, an AC voltage input circuit is connected upstream of the third transistor, consisting of a primary winding of a transformer that forms the AC voltage input, its secondary winding is electrically conductive via a rectifier circuit a charging capacitor is connected, whose live animal Connection is connected to the base of the third transistor.

Vorteilhafterweise ist dem Ladekondensator ein Belastungswiderstand parallel geschaltet, dessen erdseitiger Anschluß an den Abgriff eines dritten Spannungsteilersgeführt ist, der aus einem finit den Emittern (los ersten und zweiten Transistors verbundenen Einstellwiderstand und einem mit der Batteriespannung verbundenen Teilungswiderstandes besteht. Damit ist der Sollwert des zu überwachenden Wcchselspannungspegels einstellbar und weitgehend unabhängig von zeitlichen Veränderungen und Exemplarstreuungen des dritten Transistors; weiterhin sind Bauteile-Toleranzen, insbesondere die Toleranz der Bezugsspannung der Zenerdiode, ausgleichbar.The charging capacitor is advantageously a load resistor connected in parallel, whose earth-side connection is led to the tap of a third voltage divider is made up of a finite emitter (loosely connected to the first and second transistor Setting resistor and a dividing resistor connected to the battery voltage consists. This allows the setpoint of the alternating voltage level to be monitored to be set and largely independent of changes over time and specimen distribution of the third transistor; there are also component tolerances, in particular the tolerance the reference voltage of the Zener diode, can be compensated.

Zur zusätzlichen Ausnutzung des Spannungsdiskrinainators zur Regelung des Wechselspannungspegels bzw. des durch ihn überwachten Nachrichtenbandes ist in Reihe zum Kollektor (los dritten Transistors ein Heizwiderstand eines fremdgeheizten Regelheißleiters angeordnet.For additional use of the voltage discriminator for regulation the alternating voltage level or the message band monitored by it in series with the collector (los third transistor, a heating resistor of an externally heated Control hot conductor arranged.

Weitere, Einzelheiten und Vorteile des Spannungsdiskriminatars werden nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen in F i g. 1 den Prinzipstromlauf des Spannungsdiskriininators nach der Erfindung, F' i g. ? ein Spannungsdiagramm zuni Stromlauf nach F i g. 1, F i g. 3 ein Stromdiagramm zum Stromlauf nach F i g. 1, F i g. 4 den Stromlauf eines erweiterten Ausführ ungsbeispieles.Further details and advantages of the tension discriminator will be explained below with reference to the drawings. The drawings show in FIG. 1 shows the basic current flow of the voltage discriminator according to the invention, FIG. ? a voltage diagram for the current flow according to FIG. 1, Fig. 3 is a current diagram to the circuit according to FIG. 1, Fig. 4 shows the circuit diagram of an extended exemplary embodiment.

In F i g. 1 ist der Pluspol + US., der Steuergleichspannung t@, über die als Bezugsspannungsquelle entgegengeschaltete Zenerdiode Z, mit dem gemeinsamen Kopfpunkt zweier aus ohnischen Widers G 'in( len bestehender Spannungsteiler verbunden, deren gemeinsamer Fußpunkt an den Minuspol - Us, der Steuergleichspannung angeschlossen ist. Der erste Spannungsteiler besteht aus zwei in Serie geschalteten Widerständen R 1 und R2; der Widerstand R 1 ist ain Kopfpunkt, der Widerstand R2 am Fußpunkt der Spannungsteiler angeschlossen. Der zweite Spannungsteiler besteht aus drei in Serie geschalteten Widerständen R3, R4 und R5; der Widerstand R3 ist am Kopfpunkt, der Widerstand R4 in der Mitte, der Widerstand RS am Fußpunkt der Spannungsteiler angeschlossen. Die Ernitter der beiden Transistoren J'1 und T2 sind ain gemeinsamen Fußpunkt der Spannungsteiler, die Basis des ersten Transistors T1 @in einem Abgriff des ersten Spannungsteilers :in die Widerstände R 1 und R2, die Basis des zweiten Transistors T2 an einem Abgriff des zweiten Spannungsteilers an die Widerstände R4 und R5 und der Kollektor des ersten Transistors T 1 an einem Abgriff des zweiten Spannungsteilers an die Widerstände .R3 und R4 ang=eschlossen. Der Kollektor des zweiten Transistors T 2 ist über das Relais .A als Anzeigeeinrichtung mit dem Pluspol + t j" der Batteriespannung Ur verbunden, deren Minuspol -U11 mit dein gemeinsamen Fußpunkt der Spannungsteiler verbunden ist. Die, Spannung an der Zenerdiode Z ist mit Uz, die Spannung am Widerstand R 1 inis Ui, die Spannung am Widerstand R2 mit Uz, die Spannung ain Widerstand R 3 mit U3, die Spannung am Widerstand R4 finit U4 und die Spannung am Widerstand RS mit U5 bezeichnet. Der Strom von dem Pluspol + U5, der Steuergleichspannung US, kommend ist mit J"" der Strom durch den Widerstand R 1 mit Ji, der Strom durch den Widerstand R 2 mit J,, der Strom durch den Widerstand R 3 mit J3, der Strom durch den Widerstand R4 mit .I4, der Strom durch den Widerstand RS mit J5 jeweils in Richtung zum Fußpunkt der beiden Spannungsteiler bezeichnet. Der Strom in die Basis des ersten. Transistors T'1 ist mit JAi, der Strom in die Basis des zweiten Transistors T 2 ist mit J$2 und der Strom in den Kollektor des ersten Transistors T 1 ist mit J"1 bezeichnet. Die beiden Transistoren T 1 und T 2 sind vom npn-Typ; bei Verwendung von Transistoren vom prip-Typ müßten die Steuerspannungen U5" die Batteriespannung Ux und die Zenerspannung Uz bzw. die Zenerdiode Z umgepolt werden.In Fig. 1, the positive pole + US., The control DC voltage t @, is connected to the common head point of two voltage dividers consisting of ohnic contradictions G 'in (len, whose common base point is connected to the negative pole - Us, the control DC voltage via the Zener diode Z, which is connected as a reference voltage source The first voltage divider consists of two series-connected resistors R 1 and R2, the resistor R 1 is connected to the top point, the resistor R2 to the base point of the voltage divider. The second voltage divider consists of three series-connected resistors R3, R4 and R5; the resistor R3 is connected to the head point, the resistance R4 in the middle, the resistor RS at the base point of the voltage divider. the Ernitter of the two transistors J'1 and T2 are ain common base point of the voltage divider, the base of the first transistor T1 @in a tap of the first voltage divider: in the resistors R 1 and R2, the base of the second transistor T2 on em tap of the second voltage divider to the resistors R4 and R5 and the collector of the first transistor T 1 to a tap of the second voltage divider to the resistors .R3 and R4 ang = eschlossen. The collector of the second transistor T 2 is connected via the relay .A as a display device to the positive terminal + t j "of the battery voltage Ur, the negative terminal -U11 of which is connected to the common base of the voltage divider. The voltage at the Zener diode Z is Uz , the voltage across the resistor R 1 inis Ui, the voltage across the resistor R2 with Uz, the voltage ain resistor R 3 with U3, the voltage across the resistor R4 finite U4 and the voltage across the resistor RS with U5 U5, the DC control voltage US, is coming with J "" the current through the resistor R 1 with Ji, the current through the resistor R 2 with J ,, the current through the resistor R 3 with J3, the current through the resistor R4 with .I4, the current through the resistor RS is denoted by J5 in the direction of the base point of the two voltage dividers. The current in the base of the first transistor T'1 is denoted by JAi, the current in the base of the second transistor T 2 is denoted by J. $ 2 and the electricity in the The collector of the first transistor T 1 is denoted by J "1. The two transistors T 1 and T 2 are of the npn type; if transistors of the prip type are used, the polarity of the control voltages U5 ″, the battery voltage Ux and the Zener voltage Uz or the Zener diode Z would have to be reversed.

An Hand der in F i g. 2 und 3 dargestellten Diagramiiie soll die Arbeitsweise des Spannungsdiskriniinators nach F i g. 1 erläutert werden. Es sind drei Schaltzustände möglich, entsprechend dreier Bereiche der Steuergleichspannung US,: Unterspannungsbereich, Sollspannungsbereich, Uberspannungsbereich. Mit L; und U,, ist der tiefere bzw. höhere Wert der Steuergleichspannung, d. h. die untere und obere Ansprechgrenze des Spannungsdiskriniinators bezeichnet, zwischen denen sich der Sollspannungsbereich erstreckt.On the basis of the in FIG. 2 and 3 shown Diagramiiie should the mode of operation of the stress discriminator according to FIG. 1 will be explained. There are three switching states possible, corresponding to three ranges of the DC control voltage US,: undervoltage range, Target voltage range, overvoltage range. With L; and U ,, is the lower resp. higher value of the DC control voltage, d. H. the lower and upper response limit of the voltage discriminator, between which the nominal voltage range extends.

Iin Bereich I, in dem die Steuergleichspannung U@, kleiner als deren unterer Ansprechwert ist (US, < U,), sind beide Transistoren T 1 und T 2 stromlos, da die Spannungen U_, und U5 kleiner als die Schleusenspannung LUF der Basis-Emitter-Strecken der Transistoren T 1 und T 2 sind, bei denen die Transistoren T 1 und T 2 gerade anfangen, Strom zu ziehen. Für U, < U5, < L ff sind die Ströme in den Spannungsteilern durch die Beziehungen Lind bestimmt. Ini Bereich 1I, in dem die Steuergleichspannung US, größer als deren unterer Ansprechwert U,, aber kleiner als deren oberer Ansprechwert U,, ist (U, < U5, < UJ, bleibt der erste Transistor T 1 weiterhin stromlos, da die Spannung Uz noch immer kleiner als die Schleusenspannung U@r ist. Der zweite Transistor T2 dagegen ist durchlässig, weil bei Us, = U, die Spannung U5 am Widerstand RS gerade gleich der Schleusenspannung Uri., wird und damit der zweite Transistor T 2 Strom zieht. Sind die Widerstände R 3 und R4 hinreichend niederohmig, so wird in den zweiten Transistor T2 ein relativ großer Basisstrom JB, eingespeist und der zweite Transistor T2 in die Sättigung gesteuert; das Relais A wird erregt und spricht an. Die Spannung Us ist im Bereich 1I durch die Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors T2 bestimmt und bleibt daher in erster Näherung konstant (U5 e UH,-). Der Bereich 1I ist durch folgende Stromgleichungen charakterisiert: JB2 = J3 - J5 ; JBI = 0. In area I, in which the DC control voltage U @, is lower than its lower response value (US, < U,), both transistors T 1 and T 2 are de-energized because the voltages U_, and U5 are lower than the lock voltage LUF of the base Emitter paths of the transistors T 1 and T 2 are where the transistors T 1 and T 2 are just beginning to draw current. For U, <U5, < L ff , the currents in the voltage dividers are given by the relationships Lind certainly. In area 1I, in which the DC control voltage US, is greater than its lower response value U ,, but less than its upper response value U ,, (U, <U5, <UJ, the first transistor T 1 remains de-energized because the voltage Uz is still smaller than the lock voltage U @ r. The second transistor T2, on the other hand, is permeable because at Us, = U, the voltage U5 across the resistor RS is just equal to the lock voltage Uri., and the second transistor T 2 draws current. If the resistors R 3 and R4 are sufficiently low, a relatively large base current JB, is fed into the second transistor T2 and the second transistor T2 is controlled to saturation; the relay A is excited and responds. The voltage Us is in the range 1I determined by the base-emitter path of the second transistor T2 and therefore remains constant in a first approximation (U5 e UH, -). Area 1I is characterized by the following current equations: JB2 = J3 - J5 ; JBI = 0.

Die Spannung U" bei der der zweite Transistor T 2 gerade geöffnet wird und die untere Signalisierungsgrenze angibt, errechnet sich zu Erreicht die Steuergleichspannung Us, ihre obere Ansprechgrenze U," (Us, = Uh), so wird die Spannung UZ am Widerstand R2 gerade gleich der Schleusenspannung UBE des ersten Transistors T l.The voltage U ″ at which the second transistor T 2 is just opened and indicates the lower signaling limit is calculated as follows When the DC control voltage Us reaches its upper response limit U "(Us, = Uh), then the voltage UZ across the resistor R2 is just equal to the lock voltage UBE of the first transistor T l.

Im Bereich III überschreitet die Steuergleichspannung Us, ihre obere Ansprechgrenze U," (Us, > Uh), so daß der erste Transistor T 1 Strom zieht und in die Sättigung gesteuert wird, und zwar um so mehr, je niederohmiger der Widerstand R 1 ist. Dadurch wird die Summenspannung (U4 + US) an den Widerständen R4 + R 5 gleich der Sättigungsspannung UcEsa, der Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors T l. Infolge der Spannungsteilung durch die Widerstände R 4 und R 5 ist dann die Spannung US am Widerstand R5 kleiner als die Schleusenspannung UBE des zweiten Transistors T2, der zweite Transistor T2 wird also wieder gesperrt und das Relais A stromlos. Folgende Gleichungen gelten für den Bereich III: JCI =J3-J4@ J112 = 0 .In area III, the DC control voltage Us exceeds its upper response limit U, "(Us, > Uh), so that the first transistor T 1 draws current and is controlled into saturation, the more the lower the resistance R 1 is As a result, the total voltage (U4 + US) at the resistors R4 + R 5 is equal to the saturation voltage UcEsa, the collector-emitter path of the first transistor T 1. As a result of the voltage division by the resistors R 4 and R 5 , the voltage is US at resistor R5 less than the lock voltage UBE of the second transistor T2, the second transistor T2 is blocked again and the relay A is de-energized. The following equations apply to area III: JCI = J3-J4 @ J112 = 0.

Die obere Ansprechgrenze Uh ist durch gegeben. Durch diese Beziehungen sind die Dimensionierungsgrundlagen des Spannungsdiskriminators nach der Erfindung festgelegt. Der Spannungsdiskriminator nach der Erfindung ist auch ohne die Versteilerung durch die Zenerspannung UZ funktionsfähig, gegebenenfalls kann die Schwellspannung einer in Durchlaßrichtung betriebenen Siliziumdiode die Versteilerung übernehmen.The upper response limit Uh is through given. These relationships determine the basis for dimensioning the voltage discriminator according to the invention. The voltage discriminator according to the invention is also functional without the steepening by the Zener voltage UZ; if necessary, the threshold voltage of a silicon diode operated in the forward direction can take over the steepening.

In F i g. 4 ist ein Spannungsdiskriminator mit einem Wechselspannungseinfang dargestellt, der zur Pegeisignalisierung in einer Regelschaltungsanordnung eines Luftschutz-Drahtfunk-Systems dient. Die Wechselspannungseingangsschaltung besteht aus einem eine galvanische Trennung bewirkenden Übertrager tt, dessen Primärwicklung den Wechselspannungseingang E bildet, an dem die zu überwachende Trägerspannung liegt. Durch die mittelangezapfte Sekundärwicklung des Übertragers U und die zwei an beiden Enden der Sekundärwicklung angeschlossenen Dioden D 1 und D 2 wird die Träger= spannung hochtransformiert und in beiden Halbwellen gleichgerichtet. Die anderen Seiten der Dioden D 1 und D 2 sind über eine Drossel L mit dem Ladekondensator C verbunden. Durch die Drossel L wird eine impulsförmige Belastung der Trägerspannung durch die Gleichrichtung vermieden und in eine annähernd gleichmäßige Belastung umgewandelt. Der dem Ladekondensator C parallel geschaltete Belastungswiderstand R 9 (7,5 k£2) der Gleichrichterschaltung ist so groß wie möglich, jedoch hinreichend klein gegen den Eingangswiderstand (> 20 ks2) der folgenden gleichstromverstärkenden Transistorstufe mit dem in Kollektor-Basis-Schaltung betriebenen dritten Transistor T3 gewählt. Da der Innenwiderstand der Gleichrichterschaltung noch um eine Größenordnung kleiner als der Belastungswiderstand R 9 ist, bleibt die gleichgerichtete Spannung am Ladekondensator C unabhängig von Exemplarstreuungen und Änderungen des dritten Transistors T3. Die gleichgerichtete Spannung am Ladekondensator C ist beim Sollpegel der Trägerspannung so groß (9 V), daß die Toleranzen und zeitlichen Änderungen der Halbleiterbauelemente vernachlässigbar sind.In Fig. 4 shows a voltage discriminator with an alternating voltage trap which is used for level signaling in a control circuit arrangement of an air raid wire radio system. The AC voltage input circuit consists of a transformer tt which effects a galvanic separation and whose primary winding forms the AC voltage input E to which the carrier voltage to be monitored is applied. Through the center tapped secondary winding of the transformer U and the two diodes D 1 and D 2 connected to both ends of the secondary winding, the carrier voltage is stepped up and rectified in both half-waves. The other sides of the diodes D 1 and D 2 are connected to the charging capacitor C via a choke L. The choke L avoids a pulsed load on the carrier voltage due to the rectification and converts it into an approximately uniform load. The load resistor R 9 (7.5 k £ 2) of the rectifier circuit connected in parallel to the charging capacitor C is as large as possible, but sufficiently small compared to the input resistance (> 20 ks2) of the following DC-amplifying transistor stage with the third, operated in a collector-base circuit Transistor T3 selected. Since the internal resistance of the rectifier circuit is still an order of magnitude smaller than the load resistance R 9, the rectified voltage on the charging capacitor C remains independent of sample variations and changes in the third transistor T3. The rectified voltage at the charging capacitor C is so large (9 V) at the target level of the carrier voltage that the tolerances and changes over time in the semiconductor components are negligible.

Der erdseitige Anschluß des Ladekondensators C und des Belastungswiderstandes R9 ist an einen Abgriff eines dritten Spannungsteilers geführt, der aus einem mit dem Fußpunkt der nachfolgenden Signalisierungsschaltung und dem Minuspol - UB der Batteriespannung verbundenen Einstellwiderstand R 7 und einem mit dem Pluspol + UB der Batteriespannung verbundenen Teilungswiderstand R6 besteht. Je nach dem Verhältnis der Widerstandswerte des niederohmigen Einstellwiderstandes R7 und des Teilungswiderstandes R6 (10 kS2) ist die Zuordnung der vom Emitter des dritten Transistors gelieferten Steuergleichspannung Us, zu der zu überwachenden Trägerspannung veränderbar und damit Bauteile-Toleranzen, insbesondere die Toleranz der Bezugsspannung der Zenerdiode Z, derart ausgleichbar, daß beim Sollwert der gleichgerichteten Spannung (9 V) ein definierter Steuergleichstrom Js, (8,3 mA) fließt.The ground connection of the charging capacitor C and the load resistor R9 is led to a tap of a third voltage divider, which consists of a setting resistor R 7 connected to the base of the subsequent signaling circuit and the negative pole - UB of the battery voltage and a dividing resistor connected to the positive pole + UB of the battery voltage R6 exists. Depending on the ratio of the resistance values of the low-ohm setting resistor R7 and the dividing resistor R6 (10 kS2), the assignment of the control DC voltage Us supplied by the emitter of the third transistor to the carrier voltage to be monitored can be changed and thus component tolerances, in particular the tolerance of the reference voltage of the Zener diode Z, can be compensated in such a way that a defined control direct current Js (8.3 mA) flows at the nominal value of the rectified voltage (9 V).

Der gleichstromverstärkende dritte Transistor T3 in Kollektorbasisschaltung steuert die nachfolgende Signalisierungsschaltung niederohmig an, so daß bei einer Senkung des aufzubringenden Steuerstromes der zu überwachenden Wechselspannungsquelle der erste und zweite Spannungsteiler niederohmiger ausgelegt werden können als ohne diese Verstärkerstufe, wodurch die Genauigkeit des Ansprechens der Signalisierungsschaltung, wenn die Steuergleichspannung U., die Ansprechgrenzen U, oder Uk passiert, weiter erhöht wird. Die Basis des dritten Transistors T3 ist mit dem spannungsführenden Anschluß des Ladekondensators C, der Kollektor über einen Heizwiderstand RS eines fremdgeheizten Regelheißleiters mit dem Pluspol + U, der Batteriespannung verbunden. Dieser Regelheißleiter dient in einer nicht dargestellten Regelanordnung der Konstanthaltung des zu überwachenden Wechselspannungspegels, indem er Bestandteil eines Regelnetzwerkes eines Regelverstärkers ist, dessen Ausgangsspannung am Wechselspannungseingang E des Spannungsdiskriminators liegt, so daß sich eine Regelanordnung ergibt, bei der die Ansprechgrenzen des Spannungsdiskriminators mit den Grenzen des Regelbereiches zusammenfallen.The DC-amplifying third transistor T3 in the collector base circuit controls the following signaling circuit with low impedance, so that when the control current to be applied to the AC voltage source to be monitored is reduced, the first and second voltage divider can be designed to be of lower impedance than without this amplifier stage, which increases the accuracy of the response of the signaling circuit when the DC control voltage U., which passes the response limits U, or Uk, is further increased. The base of the third transistor T3 is connected to the live connection of the charging capacitor C, and the collector is connected to the positive terminal + U of the battery voltage via a heating resistor RS of an externally heated control hot conductor. This control hot conductor is used in a control system, not shown, to keep the AC voltage level to be monitored constant by being part of a control network of a control amplifier, the output voltage of which is at the AC voltage input E of the voltage discriminator, so that a control system results in which the response limits of the voltage discriminator match the limits of the Control range coincide.

Der Emitter des dritten Transistors T3 liefert die Steuergleichspannung Us, an die Signalisierungsschaltung, indem er an deren Zenerdiode Z angeschlossen ist, wobei die Signalisierungsschaltung im wesentlichen der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 gleicht. Da für den ersten und zweiten Transistor T 1 und T 2 die Type 2 N 1613 verwendet ist, deren Sättigungsspannung Uc,; si, der Kollektor-Emitter-Strecke kleiner als die Schleusenspannung UBf, der Emitter-Basis-Strecke ist, kann der Kollektor des ersten Transistors T 1 am selben Abgriff des zweiten Spannungsteilers wie die Basis des zweiten Transistors T2 liegen, ohne das sichere Sperren des zweiten Transistors T2 durch das Durchschalten des ersten Transistors T 1 im Uberspannungsbereich der Steuergleichspannung (Us, > U,,) zu gefährden. Von dieser Möglichkeit, den zweiten Spannungsteiler zu vereinfachen, ist Gebrauch gemacht, womit der Widerstand R 4 zu Null wird und entfällt.The emitter of the third transistor T3 supplies the DC control voltage Us to the signaling circuit by being connected to its Zener diode Z, the signaling circuit essentially having the circuit arrangement according to FIG. 1 equals. Since the type 2 N 1613 is used for the first and second transistor T 1 and T 2, the saturation voltage Uc; si, the collector-emitter path is smaller than the lock voltage UBf, the emitter-base path, the collector of the first transistor T 1 can be at the same tap of the second voltage divider as the base of the second transistor T2 without the safe blocking of the endanger the second transistor T2 by switching on the first transistor T 1 in the overvoltage range of the DC control voltage (Us,> U ,,) . Use has been made of this possibility of simplifying the second voltage divider, with the result that the resistor R 4 becomes zero and is omitted.

Die Widerstände R 1 (30012) und R3 (1,1 k12) sind so niederohmig, daß die Transistoren T 1 und T 2 jeweils im durchlässigen Zustand sehr gut in die Sättigung gesteuert werden. Der Wert des Widerstandes R5 (2 k12) resultiert aus der Lage der unteren Ansprechgrenze U, Der parallel zur Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors T1 gelegene Widerstand R2 ist durch eine Parallelschaltung aus einem Parallelwiderstand R 21 und einer Serienschaltung eines Vorwiderstandes R 22 und eines Heißleiters R 23 dargestellt. Ausgehend von einem positiven Temperaturkoeffizienten der Zenerspannung UZ der Zenerdiode Z, der den negativen Temperaturkoeffizienten der Schleusenspannung U@", der Emitter-Basis-Strecke des zweiten Transistors T 2 und damit der unteren Ansprechgrenze kompensiert, ist eine Kompensation des ersten Transistors T 1 und damit der oberen Ansprechgrenze dadurch erzielt, daß durch die Bemessung der Widerstände R 21 (82 S2), R 22 (91 12) und des mit einem negativen Temperaturkoeffizienten von -3,5°%/°C behafteten Heißleiters R23 (20012) eine Temperaturabhängigkeit der Widerstandskombination R 2 = R 21// (R 22 + R 23) entsteht, die die Temperaturabhängigkeit der Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors T 1 im Zusammenhang mit der Zenerdiode Z kompensiert.The resistors R 1 (30012) and R3 (1.1 k12) have such a low resistance that the transistors T 1 and T 2 are each very well controlled into saturation in the permeable state. The value of the resistor R5 (2 k12) results from the position of the lower response limit U. The resistor R2, which is parallel to the emitter-base path of the first transistor T1, is made up of a parallel connection of a parallel resistor R 21 and a series connection of a series resistor R 22 and of a thermistor R 23 is shown. Based on a positive temperature coefficient of the Zener voltage UZ of the Zener diode Z, which compensates the negative temperature coefficient of the lock voltage U @ ", the emitter-base path of the second transistor T 2 and thus the lower response limit, a compensation of the first transistor T 1 and thus the upper response limit achieved by dimensioning the resistors R 21 (82 S2), R 22 (91 12) and the thermistor R23 (20012), which has a negative temperature coefficient of -3.5% / ° C, a temperature dependency of the Resistance combination R 2 = R 21 // (R 22 + R 23) is created, which compensates for the temperature dependence of the emitter-base path of the first transistor T 1 in connection with the Zener diode Z.

Bei der angegebenen Dimensionierung wird bei einer Abweichung der Trägerspannung vom Sollpegel von etwa -0,2 und +0,15 Np signalisiert. Die Temperaturabhängigkeit der Ansprechgrenzen im Temperaturbereich von 10 bis 70"C ist kleiner als 0,02 Np. Die Genauigkeit der Ansprechgrenzen ist bei einer Streuung der Schleusenspannung U;"; der Transistoren T 1 und T 2 um t 60 mV, d. h. um t 10°/o kleiner als t 0,04 Np.With the specified dimensioning, a deviation of the carrier voltage from the target level of approximately -0.2 and +0.15 Np is indicated. The temperature dependency of the response limits in the temperature range from 10 to 70 "C is less than 0.02 Np. The accuracy of the response limits is with a spread of the lock voltage U;"; of the transistors T 1 and T 2 by t 60 mV, ie by t 10% less than t 0.04 Np.

Claims

Claims: 1. Voltage discriminator for signaling overvoltage and undervoltage using a DC control voltage, which is fed to two voltage dividers connected in parallel and consisting of ohmic resistors, as well as two transistors whose emitters are at the common base of the voltage dividers and of which the base of the first transistor to a tap of the first voltage divider, the base of the second transistor is connected to a tap of the second voltage divider and the collector of the first transistor is connected to a tap of the second voltage divider, characterized in that the ohmic resistors (R1 to R5) of the two voltage dividers are dimensioned so that in the nominal range of the control DC voltage (Us,) the DC voltage (Uz) at the resistor (R 2) lying parallel to the emitter-base path of the first transistor (T 1) is less than the lock voltage of this emitter-base Line is and the DC voltage (U5) at the paral lel to the emitter-base path of the second transistor (T2) lying resistor (R5) reaches the value of the lock voltage of the connected emitter-base path. 2. Voltage discriminator according to claim 1, characterized in that a display device is located in the collector circuit of the second transistor, as is known per se. 3. Voltage discriminator according to one of claims 1 or 2, characterized in that the DC control voltage is fed to the two voltage dividers via a Zener diode (Z). 4. Voltage discriminator according to one of the preceding claims, characterized in that the tap of the second voltage divider, to which the collector of the first transistor (T1) is connected, is identical to that tap of this voltage divider at which the base of the second transistor (T2) -lies. 5. Voltage discriminator, in which the saturation voltage of the collector-emitter path of the first transistor is smaller than the lock voltage of the emitter-base path of the second transistor, according to one of the preceding claims, characterized in that the collector of the first transistor (T 1 ) and the base of the second transistor (T2) are connected to the same tap of the second voltage divider. 6. Voltage discriminator according to one of the preceding claims, characterized in that the resistor (R 2) of the first voltage divider located parallel to the emitter-base path of the first transistor (T 1) is provided by a parallel connection of a parallel resistor (R 21) and a series connection a series resistor (R 22) and a thermistor (R23) is shown. 7. Voltage discriminator according to one of the preceding claims, characterized in that the parallel to the emitter-base path of the second transistor (T2) located resistor (R5) of the second voltage divider by a parallel connection of a second parallel resistor and a series connection of a second series resistor and one second thermistor is shown. B. voltage discriminator according to one of the preceding claims, characterized in that a DC-amplifying third transistor (T3) is connected upstream in a collector-base circuit in such a way that the emitter of the third transistor (T3) supplying the control DC voltage (US) is connected to the Zener diode (Z) connected and its collector is electrically connected to the battery voltage ( UB) . 9. Voltage discriminator according to claim 8, characterized in that the third transistor (T3) is preceded by an AC voltage input circuit, consisting of an AC voltage input (E forming primary winding of a transformer (U), the secondary winding of which galvanically via a rectifier circuit (D 1, D 2) is conductively connected to a charging capacitor (C) whose live terminal is connected to the base of the third transistor (T3). 10. Voltage discriminator according to claim 9, characterized in that a load resistor (R9) is connected in parallel to the charging capacitor (C), the earth-side connection of which is led to the tap of a third voltage divider, which consists of a setting resistor (R7) connected to the emitters of the first and second transistors (T1, T2) and a dividing resistor (R6) connected to the battery voltage (UB). 11. Voltage discriminator according to one of Claims 8 to 10, characterized in that that a heating resistor (R 8) of an externally heated control thermistor is arranged in series with the collector of the third transistor (T 3).