DE1230121B - Zur Kontrolle von Spannungen und Stroemen dienende spannungsabhaengige Schaltanordnung - Google Patents

Description

• Zur Kontrolle von Spannungen und Strömen dienende spannungsabhängige Schaltanordnung Bei zur Kontrolle von Spannungen bzw. Strömen dienenden spannungsabhängigen Schaltanordnungen mit vom Wert der angelegten Spannung abhängigen vorschaltbaren Widerständen und einem transistorgetriebenen Relais ist die engtolerierte Einhaltung des Einschalt- und Abschaltpunktes ohne Hysterese-Erscheinungen ein Erfordernis, insbesondere wenn durch einfache Vorwiderstände der eigentliche Schaltbereich beliebig in Stufen, z. B. von 24 auf 65, 110 und 220 Gleich- sowie Wechselstrom, zu erweitern ist, wobei unbedingt der prozentuale Wert des oberen und unteren Schaltpunktes über alle Bereiche zu erhalten ist.
• Derartige Spannungskontrollen treten z. B. bei einem Pufferladegerät auf, dessen Betriebsspannung ohne Meßinstrumente nur durch Vorwiderstände auswählende Schaltereinstellungen jeweils an einen Ladespannungserzeuger angepaßt werden soll, deren Werte dem Bedienenden jedoch nicht bekannt zu sein brauchen. Ein transistorgesteuertes Relais schaltet hierbei nur dann den Ladespannungserzeuger ein, wenn gerade die geeignete Betriebsspannung ausgewählt wurde. Einerseits ist dafür ein möglichst engtolerierter Bereich vorzusehen, andererseits ist dieser Bereich bei Änderung der Betriebsspannungs- oder Stromverhältnisse, möglichst beizubehalten, so daß während der Aufladung keine Abschattung erfolgen kann bzw. trotz geeigneter Spannungen eine Nichteinschaltung vermieden wird.
• Mit Hilfe von Zenerdioden eine Spreizung des Schaltbereiches irgendeiner Anordnung durchzuführen, hat den Nachteil, daß bei dieser einfachen Anordnung die prozentualen Beträge der Schaltpunkte infolge der nichtlinearen Charakteristik der Zenerdioden vom Spannungsbereich bzw. von der Größe des vorgeschalteten Widerstandes abhängig sind und dadurch selbst nichtlinearen Funktionen der angelegten Spannungen folgen.
• Es ist bereits eine Schaltungsanordnung zur überwachung einer Spannung mit vorgegebenem Spannungsbereich vorgeschlagen worden, bei der das innerhalb eines festen Spannungsintervalls betriebene Transistorrelais über je zwei Gleichrichterkombinationen angesteuert wird. Hierbei ist jedoch eine temperaturunabhängige Beibehaltung des Spannungsintervalls nicht gewährleistet.
• Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die Basis des Relaistransistors mit dem Kollektor eines weiteren Transistors verbunden ist und zur Linearisierung der Abhängigkeit zwischen angelegter Spannung und Transistorsteuerspannung jeder dieser Transistoren mit je einem weiteren Transistor emittergekoppelt ist, von denen der Basisanschluß an einer Zenerdiode liegt. Durch eine von der angelegten Betriebsspannung gesteuerte Stroinverteilung zwischen den Transistoren und der Zenerdiode ist ein mit der Änderung der angelegten Spannung lineares und konstantes Spannungsintervall für den Relaistransistor erhalten.
• Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel del Anordnung gemäß der Erfindung dar, worin F i g. 1 die wichtigsten in der Schaltanordnung auf-# tretenden Spannungen und Widerstände erläutert, und F i g. 2 eine vollständige Anordn ung zeigt.
• Die Betriebsspannung Ub liegt an der Reihenschaltung R" + R, + Z. Dabei sind (F i g. 1) R" ein von der Höhe der angelegten Betriebsspannung Ub abhängiger umschaltbarer Widerstand, R, ein fester, die Höhe der Schaltspannung u dellnierender Vorwiderstand und Z die Zenerdiode.
• Im Kollektorkreis des Transistors 1 (F i g. 2) liegt die Relaisspule 2. Die nicht gezeichneten Kontakte des Relais 2 sollen den gewünschten Vorgang auslösen. Die Basis des Transistors 1 ist einerseits mit dem Spannungsteiler 3 und andererseits mit dem Kollektor eines Transistors 4 verbunden, dessen Basis an einem Spannungsteiler5 liegt. Der NTC-Widerstand6 dient hierbei zur Temperaturkompensation.
• Der Transistor 1 ist mit einem weiteren Transistor 7, der Transistor 4 mit einem Transistor 8 emittergekoppelt, letzterer über einen zwischen den Emittern liegenden Widerstand 9. Die Basen der Transistoren 7 und 8 sind gemeinsam an einer Zenerdiode 10 und an einen Widerstand 11 angeschlossen, die der Reihenschaltung Z+RY in F i g. 1 entsprechen. Die Betriebsspannungen werden bei 12 angelegt und können durch einen Schalter13 ausgewählt werden. Das Relais 2 spricht jedoch nur an, wenn die Spannung an der Schaltanordnung z. B. 14 V überschreitet bzw. 17 V unterschreitet. Durch- die Zenerdiode 14 -wird - bewerkstellig4 daß überspannungen keine Transistorbeschädigungen verursachen. Wenn die Zenerdiode z. B. eine Durchbruchsspannung von 20V bei geeigneter Stromaufnahme hat, würde dieser Spannungswert hinter dem an einem Vorwiderstand liegenden Gleichrichter 20 nicht überschritten werden können, gleichgültig, welche Spannung an dem Gleichrichter anliegt, der ja grundsätzliä für die höchste in Frage kommende Spannung und den entsprechenden Strom ausgelegt sein muß. Diese Spannung von beispielsweise 20 V würde das Relais, 2 beim gewählten Beispiel des Spannungsintervalls ausgeschaltet lassen. Erst wenn der Schalter 13 so eingestellt wird, daß der Spannung 12 der zugehörige Widerstand 15-19 zugeordnet ist, ergibt sich eine Spannung hinter dem Gleichrichter 20 innerhalb des festgelegten Spannungsintervalls, mit der das Relais 2 nunmehr geschaltet wird, bis die Spannung z. B. infolge der mit dem Aufladevorgang zusammenhängenden Stromänderungen, die sich auch auf den Leitungen von 12 bemerkbar machen, wieder überschritten wird.
• Der Schaltspannungsbereich ist für alle durch die Vorwiderstände 15-19 bzw. Gleichrichter 20 ausgewählten Betriebsspannungen konstant und linear, und er wird durch Temperaturänderungen kaum beeinflußt. Dies wird dadurch erreicht, daß der durch die Zenerdiode 10 fließende Strom so gewählt wird, daß die Bedingung erfüllt ist: wobei u, die an der Zenerdiode 10 stehende Spannung und u die über der Schaltanordnung stehende .Spannung ist. u bleibt immer im selben Bereich und wird durch die Vorwiderstände, wie erwähnt, auf die jeweilige Betriebsspannung erweitert. Unter i' ist der durch die beiden Transistoren 7 und 8 fließende Strom und unter i" der durch die Zenerdiode 10 fließende Strom zu verstehen.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Zur Kontrolle von Spannungen bzw. Strömen dienende spannungsabhängige Schaltanordnung mit vom Wert der angelegten Spannung abhängigen vorschaltbaren Widerständen und einem innerhalb eines festen Spannungsintervalls betriebenen Transistorrelais, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Basis des Relaistransistors (1) mif dem Kollektor eines-weiteren Transistors (4) verbunden ist und zur Linearisierung der Ab- hängigkeit zwischen angelegter Spannung und Transistorsteuerspannung jeder dieser Transistoren mit je einem weiteren Transistor (7 ' 8) emittergekoppelt ist, von denen der,Basisanschluß an einer Zenerdiode (10) liegt.
2. 2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basen des Relaistransistors und des weiteren Transistors an einstellbaren Spannungsteilem liegen. 3. Schaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Emitterkopplung über einen zwischen die Emitter C Greschalteten Widerstand erfolgt. 4. Schaltanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Schaltanordnung zum Schutze eine Leistungs-Zener-Diode parallel liep-t. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1074 133, 1089 051; USA.-Patentschrift Nr. 2 832 035; Hurley, >Junction Transistor«, John Wiley & Sons, New York, 1958, S. 224; Bulletin SEV, 1958/22, S. 1083. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1121187.