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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für Nachrichtenübertragungsanlagen
zur automatischen Umschaltung einer Last von einem Betriebsgenerator auf einen Ersatzgenerator
sowie zur Alarmierung bei über- oder Unterschreiten des Sollwertes der Generatorspannungen
unter Verwendung von Kippschaltungen zur Überwachung von Betriebs- und Ersatzgenerator,
bei der jede Kippschaltung derart aufgebaut ist, daß der Kollektor eines ersten
Transistors über einen ohmschen Widerstand an die Basis eines zweiten Transistors
geführt ist, daß die Emitter beider Transistoren miteinander verbunden und an den
Verbindungspunkt zweier in Reihe geschalteter Zenerdioden, die an der Versorgungsgleichspannung
liegen und im Zenerbereich arbeiten, geführt sind, daß die Kollektorspannung dem
ersten Transistor über einen Widerstand zugeführt ist, daß der Kollektor des zweiten
Transistors sowohl über zwei in Reihe liegende Widerstände mit dem zugehörigen Pol
der Versorgungsgleichspannungsquelle als auch über eine bei geöffnetem zweitem Transistor
gesperrte Zenerdiode mit der Basis eines dritten Transistors verbunden ist, daß
der kollektorseitige Pol der Versorgungsgleichspannungsquelle sowohl über die Wicklung
eines ersten Relais als auch über eine Reihenschaltung der Wicklung mindestens eines
zweiten Relais und einer Halbleiterdiode, die im Sperrzustand des dritten Transistors
ebenfalls gesperrt ist, an den Kollektor des dritten Transistors geführt ist, daß
zwischen dem Verbindungspunkt dieser Halbleiterdiode mit der Wicklung des zweiten
Relais und dem Emitter des dritten Transistors ein Arbeitskontakt des ersten Relais
der entsprechenden Kippschaltung des anderen Generators und ein ohmscher Widerstand
liegt, daß jeweils zwischen Basis des ersten und zweiten Transistors und emitterseitigem
Pol der Versorgungsgleichspannungsquelle je ein Widerstand liegt und daß vom Verbindungspunkt
der beiden Kollektorwiderstände des zweiten Transistors zur Basis des ersten Transistors
über einen Widerstand, der so bemessen ist, daß ein Umkippen des zweiten Transistors
in den stromlosen Zustand nicht selbsttätig erfolgen kann, ein Rückkopplungsweg
besteht.
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An die Überwachungen und Umschaltungen für Pilotspannungsverstärker,
die z. B. in der Trägerversorgung für Nachrichtenübertragungssysteme eingesetzt
sind, werden besondere, zusätzliche Anforderungen bezüglich der Ansprechwerte gestellt,
die für Trägerverstärker im allgemeinen nicht notwendig sind. So müssen die Pilotalarmierungen
bei einer geringen Pegelunterschreitung von -3 bis 5% und auch bei einer Pegelüberschreitung
von -f--3 bis 10% ansprechen. Tritt eine Störung bei der Betriebs-Pilotspannungsquelle
auf, so muß zusätzlich zum Alarm auch eine Umschaltung der Betriebslast auf den
Ersatzverstärker erfolgen.
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In der deutschen Auslegeschrift 1167 905 wird eine Schaltungsanordnung
zur Fehlerverminderung von stufenweisen pilotgesteuerten Pegelreglern beschrieben.
Die Pegelregelung erfolgt dabei so, daß Spannungsdiskriminatoren als Meßfühler dienen,
wobei die Spannungsdiskriminatoren aus zwei Kippstufen, die insbesondere als Schmitt-Trigger
ausgebildet sind, bestehen, von denen die eine auf Überpegel und die andere auf
Unterpegel anspricht, wodurch eine Regeleinrichtung aus Taktgeber, Einstellvorrichtung
und Thermistorstellglied gesteuert wird.
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Die Ansteuerung der Kippstufen erfolgt über einen Differenzverstärker,
an dessen Eingang die jeweilige zu regelnde Spannung mit der Sollspannung verglichen
wird.
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Der Differenzverstärker hat dabei die Aufgabe, ähnlich wie eine Lupe
den Bereich unmittelbar um den Sollwert der abgetasteten Pilotspannung um den Verstärkungsfaktor
zu vergrößern.
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Dadurch wird nämlich erreicht, daß Regelungenauigkeiten, die durch
das Entstehen einer Hysterese auf Grund unterschiedlicher Ansprech- und Abfallstromwerte
von Kippstufen auftreten, weitgehend ausgeschaltet werden. Nachteilig ist dabei,
daß man, wollte man eine derartige Anordnung zur Signalisierung des Unter- und Überpegels
verwenden, jeweils zwei getrennte Kippstufen verwenden muß.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Umschaltungs-und Alarmierungseinrichtung
für Nachrichtenübertragungssysteme zu schaffen, mit der die vorstehend genannten
Forderungen in einfacher Weise erfüllbar sind.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung wird zur Lösung dieser Aufgabe derart
ausgebildet, daß der Kippschaltung ein Differenzverstärker vorgeschaltet ist, dessen
beide Ausgänge über im Normalzustand gesperrte Dioden mit dem Basiskreis des ersten
Transistors der Kippschaltung verbunden sind, und daß der Differenzverstärker über
eine Gleichrichterschaltung mit dem zugehörigen Generator gekoppelt ist.
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Durch diese Maßnahmen läßt sich in einfacher Weise eine Spannungsüber-
und -unterschreitungen überwachende Alarmierungsschaltung schaffen, die außerdem
in sehr kurzer Zeit in der Lage ist, von einem gestörten Betriebsgenerator auf einen
entsprechenden ungestörten Ersatzgenerator umzuschalten, ohne daß Übertrager verwendet
werden müssen.
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Außerdem zeichnet sich eine derartige Schaltung durch große Temperaturstabilität
aus. Mittels eines einfachen Erdkontakts läßt sich ferner eine rasche Alarmlöschung
und Rückschaltung erreichen; da die Erzeugung der Meßspannung im Differenzverstärker
erfolgt, lassen sich auch noch Spannungen bis herunter zu 3 Volt ohne Übertrager
überwachen. Eine Temperaturkompensation erübrigt sich bei Verwendung von Zenerdioden,
die nahezu keinen Temperaturkoeffizienten haben.
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Im Gegensatz zu den bekannten Schaltungsanordnungen, wo, wie vorstehend
bereits ausgeführt, der Differenzverstärker lediglich die Aufgabe einer Lupe übernimmt,
d. h. also das Steuersignal stark vergrößert, hat der Differenzverstärker des vorliegenden
Erfindungsgegenstandes eine völlig andere Aufgabe, nämlich die, im Zusammenwirken
mit Dioden und einer Kippschaltung diese sowohl zur Signalisierung für Unter- als
auch für Überpegel brauchbar zu machen.
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In weiterer Ausgestaltung läßt sich die Erfindung auch derart ausbilden,
daß die Basis des zweiten Transistors der Kippschaltung über einen Kondensator und
einen Schalter mit Masse verbindbar ist und daß parallel zum Kondensator ein ohmscher
Widerstand geschaltet ist. Dadurch ist eine einfache Alarmlöschung möglich, und
eine besondere Aufprüfschaltungsanordnung wird vermieden.
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An Hand des Ausführungsbeispiels gemäß der Zeichnung wird die Erfindung
näher erläutert.
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Die Schaltung besteht aus einem Gleichrichterteil, einem Gleichstromdifferenzverstärker
und einer Kippstufe mit den nachfolgenden Relais für Alarmierung
und
Umschaltung. Der Betriebsgenerator BG arbeitet über einen Umschaltekontakt
u 1 auf die Betriebslast BL. Die an der Betriebslast BL liegende Wechselspannung
wird überwacht. Über den Koppelkondensator C1 ist die Gleichrichteranordnung Grl,
Gr2 angekoppelt, die im Kondensator C2 eine der Wechselspannung proportionale Gleichspannung
liefert. Die am Widerstand R 2 des Spannungsteilers R 1, R 2 abfallende Gleichspannung
steuert den Transistor TS 1.
Die Transistoren TS1 und TS2 mit den gemeinsamen
Emitterwiderständen R 5, R 6 bilden zusammen einen Gleichstromdifferenzialverstärker.
DieVergleichsspannung für die Basis des Transistors TS 2 wird an einem Spannungsteiler
aus den Zenerdioden Gr5 und Gr6 abgegriffen. Die Kollektorwiderstände R 3 und R
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sind gleich groß. Der Differenzverstärker ist so abgeglichen, daß die Ströme
durch die Widerstände R 3 und R 4 gleich groß sind, wenn die überwachte Wechselspannung
den vorgeschriebenen Wert hat. In diesem Zustand muß die Spannung am Kollektor des
Transistors TS2 einen Wert von -10 V haben; sie wird als Meßspannung U;Mess für
ein Kontrollinstrument benötigt. In diesem Zustand liegt an den Dioden Gr3 und Gr4
keine Spannung. Die über diese Dioden angekoppelte Kippstufe mit den Transistoren
TS 3, TS 4 ist so abgeglichen, daß in der normalen Betriebslage
der Transistor TS3 durchgeschaltet und der Transistor TS4 gesperrt ist. An dem Ankopplungspunkt
der Dioden Gr3, Gr4 zwischen den Widerständen R 7 und R 8 herrscht dabei die gleiche
Spannung wie an den Kollektoren der Transistoren TS 1 und TS
2. Nimmt die Wechselspannung an der Betriebslast BL zu, so
steigt die Gleichspannung am Widerstand R2, dadurch steigt auch der Kollektorstrom
des Transistors TS 1. Das Potential an der Anode der Diode Gr4 wird positiver,
und es fließt ein Strom in den Spannungsteilerwiderstand R7. Verringert sich hingegen
die Wechselspannung an der Betriebslast BL, so tritt damit eine Verringerung
der Spannung am Widerstand R 2 ein, der Kollektor- und Emitterstrom des Transistors
TS1 sinkt und der Arbeitspunkt des Transistors TS2, dessen Basispotential durch
die Zenerdiode Gr6 stabilisiert ist, verschiebt sich so, daß der Kollektorstrom
des Transistors TS2 zunimmt. Die dadurch hervorgerufene Potentialverschiebung an
der Anode der Diode Gr3 bewirkt, daß diese nicht mehr sperrt und ebenfalls ein Strom
zum Widerstand R 7 fließt. Es tritt also infolge einer Zunahme oder Abnahme der
Wechselspannung an der Betriebslast infolge der Ströme durch die Dioden Gr4 bzw.
Gr3 eine Beeinflussung des Arbeitspunktes des Transistors TS3 ein.
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Im normalen Betriebszustand der Schaltung, wenn also der Pegel an
der Betriebslast den vorgeschriebenen Wert hat, sind die Dioden Gr3 und Gr4 gesperrt.
Schließt man die Dioden Gr3 und Gr4 an verschiedene Abgriffe des Spannungsteilers
R 7, R 8 an, so wird dadurch eine unterschiedliche Alarmschwelle für Plus- und Minus-Alarm
erreicht. Der Transistor TS3 ist, wie bereits erwähnt, im normalen Betriebszustand
durchlässig, der Transistor TS4 gesperrt. In der folgenden Schaltstufe ist dabei
der Transistor TS5 durchgeschaltet, und durch das Alarmrelais A
und die Umschalterelais
U1, U2 fließt Ruhestrom. Die Kontakte u 1 und u 2 liegen dann
in der im Schaltbild gezeichneten Lage. Wird nun durch eine Änderung der überwachten
Wechselspannung über den zugelassenen Toleranzbereich hinaus die Diode Gr3 oder
Gr4 leitend und dadurch der Transistor TS3 gesperrt, so kippt der Transistor TS4
schlagartig in den Durchlaßzustand. Der Transistor TS5 sperrt dann, die Relais
A und U1, U2 fallen ab, und damit wird der Ersatzgenerator
EG auf die Betriebslast BL
geschaltet und Alarm gegeben. Gleichzeitig
wird über den Kontakt u 2 die Ersatzlast EL vom Ersatzgenerator
EG auf den Betriebsgenerator BG umgeschaltet. Die Kippstufe TS3, TS4
bleibt jetzt unabhängig von den Potentialverhältnissen an den Dioden Gr3 und Gr
4 in dieser Lage durch den Einfluß der Rückkopplung über die Widerstände
R 7 und R B. Der Relaiskontakt e in Reihe zu den Relaiswicklungen U1,
U2
wird von einem nicht dargestellten Alarmrelais betätigt, das von einer
den Ersatzgenerator EG überwachenden Kippschaltung, die ähnlich wie die vorstehend
beschriebene Kippschaltung aufgebaut ist, gesteuert wird. Dadurch wird eine Umschaltung
auf einen gestörten Ersatzgenerator verhindert. Der gegebene Alarm durch Relais
A und der Umschaltvorgang durch die Relais U 1 und U
2 werden von Hand durch Betätigung der Taste T gelöscht bzw. rückgängig
gemacht. Der Vorgang ist dabei folgendermaßen: Durch Schließen des Tastenkontakts
wird die Kapazität C4 parallel zu dem Basiswiderstand R 12 des Transistors TS4 gelegt.
Durch den Ladestromstoß wird kurzzeitig das Potential an der Basis des Transistors
TS4 verringert und dadurch der Transistor TS4 wieder gesperrt. Jetzt liegen dadurch
auch die Relais A und U1, U2 wieder in der Betriebslage. Der Betriebsgenerator
BG ist somit wieder auf die Betriebslage geschaltet und wird überwacht. Ist
der Betriebsgenerator noch gestört, so kippt die Schaltung sofort wieder in die
Ersatzlage, es tritt nur eine kurze Spannungsunterbrechung an der Betriebslast
BL von etwa 2 Millisekunden auf. Bei geöffneter Taste T entlädt sich der
Kondensator C4 über den hochohmigen Widerstand R 13, es kann also bei erneuter Betätigung
der Rückschalttaste T wieder ein Ltdestromstoß erzeugt werden. Die Größe des Kondensators
C4 bestimmt die Dauer des Ladestromstoßes und damit die Unterbrechungszeit bei der
Rückschaltung auf einen gestörten Generator. Wegen der Ansprechzeitkonstanten der
Schaltanordnung und der U-Relais ist eine Mindestdauer des Ladestoßes erforderlich.
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Ist die Überwachungsschaltung bei ungestörtem Betriebsgenerator in
der Betriebsstellung und daher der Transistor TS4 gesperrt, so ist eine Beeinflussung
der Schaltung durch die Taste T nicht möglich. Oft ist es erwünscht, gegebene Alarme
von einer zentralen Stelle aus, die nicht an den Ort der Umschaltung gebunden ist,
zu löschen. In diesem Fall wird die Erdverbindung für den Kondensator C4 über eine
Sammelleitung durch den r-Kontakt hergestellt. Die einzelnen Überwachungen werden
dann über Entkopplungsdioden Gr9 an diese Leitung angeschlossen.
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Der Abgleich der Ansprechgrenzen der Schaltung erfolgt durch die Widerstände
R 1 und R 6, wobei durch den Widerstand R 6 der Betriebsbereich des Verstärkers,
in dem keine Alarmierung erfolgt, und durch den Widerstand R 1 die Pegelhöhe bestimmt
wird, in dem dieser Betriebsbereich liegt.