-
Die Erfindung bezieht sich auf eine
Schaltungsanordnung zur Überwachung
eines Eingangsstromkreises auf Leitungsbruch, umfassend eine Strom-/oder
Spannungsquelle sowie zumindest einen über Versorgungsleitungen im
Eingangsstromkreis liegenden Signalgeber.
-
Zum Anschluss von Signalgebern oder
Aktoren weisen Ein-/Ausgabegeräte
jeweils entsprechende Eingangs- oder Ausgangsstromkreise auf. Dabei sind
die Eingänge
nach verschiedenen Normen wie z. B. IEC 1131 Typ 1 und Typ 2 standardisiert,
wobei sich Eingänge
nach IEC 1131 Typ 1 z. B. für
Sensorsignale von mechanischen Kontakten wie Relais, Tastern sowie
3-Draht-Näherungsschaltern
und Eingänge
nach IEC 1131 Typ 2 für
Sensorsignale von "solid state devices", von mechanischen Kontakten und
Tastern sowie allen 3-/2-Draht-Näherungsschaltern
nach IEC 947-5-2 Standard eignen.
-
Die Eingänge unterscheiden sich im Wesentlichen
durch ihre Eingangsspannungs- und Strombereiche, durch die verschiedene
Signalzustände
wie "Ein-Signal", "Übergang"
und "Null-Signal" festgelegt sind.
-
Zum Einsatz von aktiven 2-Drahtsensoren, die
zur Versorgung ihrer internen Logik einen Versorgungsstrom benötigen, wurden
bisher Eingänge
vom Typ IEC 1131 Typ 2 eingesetzt, die zur Detektierung eines "Ein-Signal"
einen vergleichsweise hohen Eingangsstrom von mindestens 6 mA benötigen, was Verluste
verursacht und eine aufwendige Leitungsüberwachung erfordert.
-
Zur Überwachung der Versorgungsleitungen auf
Leitungsbruch von passiven analogen Sensoren wie Widerstandsthermometern,
ist aus der
DE 43 22 490
A1 eine Schaltungsanordnung mit einem Konstantstromgenerator
bekannt, der über
Versorgungsleitungen mit dem Sensor verbunden ist. Zur Überwachung
der Versorgungsleitungen auf Leitungsbruch wird das Potential im
Ausgang des Stromgenerators mit einem vorgegebenen Wert mittels
eines Schwellwertschalters verglichen. Eine derartige Schaltungsanordnung
ist jedoch nicht zur Überwachung
von Versorgungsleitungen für
digitale Signalgeber geeignet, deren Eingangssignale auf logische
Zustände überwacht
werden.
-
Die Beschaltung eines Ein-/Ausgabegerätes erfolgt
in der Regel dadurch, dass ein Hinleiter von dem speisenden Ein-/Ausgabegerät zu dem
Aktor bzw. der Last geführt
und ein Rückleiter
auf eine gemeinsame Sammelschiene geführt wird.
-
Nach dem Stand der Technik wird eine Drahtbruchüberwachung
im Hinleiter dadurch realisiert, dass im Verlauf des Hinleiters
ein Widerstand angeordnet ist, und eine von einem in dem Hinleiter fließenden Strom
erzeugte Spannung an dem Widerstand überwacht wird. Hierbei tritt
das Problem auf, dass dann, wenn kein Strom im Hinleiter fließt, d. h. im
Aus-Zustand, eine Überwachung
der Hinleitung ausgeschlossen ist. Des Weiteren unterliegt die an dem
Messwiderstand abfallende Spannung starken Schwankungen, so dass
bezüglich
der Dimensionierung des Widerstandes und bezüglich der Auswerteschaltung
hohe Anforderungen zu erfüllen
sind.
-
Eine weitere Möglichkeit zur Überwachung eines
Stromkreises im Aus-Zustand besteht darin, den Stromkreis kurzzeitig
mit Impulsen zu beaufschlagen, wobei gleichzeitig ein Messvorgang
gestartet wird. Hierbei tritt das Problem auf, dass die Impulse
derart kurzzeitig sein müssen,
damit angeschlossene Verbraucher wie z. B. Relais während der Impulsdauer
nicht anziehen können.
Eine Auswertung dieser kurzzeitigen Impulse ist ebenfalls mit hohem
Aufwand verbunden.
-
Ferner ist aus
DE 38 42 196 A1 eine Schaltungsanordnung
zur Überwachung
eines Ausgangsstromkreises bekannt. Dabei wird ein elektrischer Verbraucher
ausgehend von einer Spannungsquelle über eine Transistor-Endstufe
gegen Masse geschaltet, wobei parallel zu dem Transistor ein Widerstand gegen
Masse geschaltet ist, der im ausgeschalteten Zustand einen Mindeststrom
in dem elektrischen Verbraucher fließen lässt. Die an dem Widerstand
abfallende Spannung wird über
einen Schwellwertschalter überwacht.
Auf diese Weise kann ein Leitungsbruch erkannt werden.
-
Eine ähnliche Schaltungsanordnung
ist aus
DE 195 26
435 A1 bekannt, wobei eine zusätzliche Stromquelle einen Strom
einerseits über
einen Spannungsteiler und andererseits über zu dem Spannungsteiler
parallel geschaltete Verbraucher einträgt. Diese Schaltungsanordnung
ist insbesondere zur Erkennung eines Fehlerstroms ausgebildet. Hinweise in
Richtung auf Leitungsunterbrechungen können der Druckschrift nicht
entnommen werden.
-
Aus
DE
295 05 412 U1 ist eine Vorrichtung zur potential getrennten
Kabelbrucherkennung bei digitalen Übertragungsstrecken mit symmetrischer Übertragung
bekannt. Dabei wird die Übertragungsleitung
mit invers zueinander angeordneten Optokopplern abgeschlossen, wobei
komplimentär
binäre Übertragungssignale
in ein invers binäres
Empfangssignal umgesetzt werden, das einem logischen Gatter zugeführt wird.
An dem als Exklusiv-Oder ausgeführten
Gatter ist ein Signal abgreifbar, das den Zustand der Leitungen
der Übertragungsstrecke
kennzeichnet.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt
das Problem zugrunde, einen Eingangs- oder Ausgangsstromkreis der
zuvor genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass bei möglichst
geringer Verlustleistung eine einfache und sichere Überwachung
der Versorgungsleitungen auf Leitungsbruch möglich ist.
-
Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Strom-/oder Spannungsquelle in einem externen Stromzweig des
Eingangsstronikreises in Reihe zu einem aktiven oder passiven Signalgeber
angeordnet ist, dass durch die Strom-/oder Spannungsquelle ein Mindeststrom
vorgebbar ist, welcher an zumindest einem in einem internen Stromzweig
des Eingangsstromkreises liegenden Bauelement einen Spannungsabfall
hervorruft, wobei das Bauelement mit einem ersten Schwellwertschalter
zur Überwachung
des Eingangsstromkreises auf Leitungsbruch und mit einem zweiten
Schwellwertschalter zur Überwachung
eines logischen Eingangssignals des aktiven oder passiven Signalgebers
verbunden ist.
-
Dabei ist eine Mittelanzapfung des
Spannungsteilers einerseits mit einem ersten vorzugsweise negativen
Eingang des ersten Schwellwertschalters und andererseits mit einem
ersten vorzugsweise positiven Eingang des zweiten Schwellwertschalters verbunden,
wobei ein zweiter Eingang der Schwellwertschalter jeweils mit einem
ersten bzw. zweiten Schwellwert wie Referenzspannung (Uref1,
Uref2) verbunden ist.
-
Der zuvor beschriebene Eingangskreis
eignet sich insbesondere für
aktive 2-Draht-Näherungsschalter,
die einen Spannungsabfall von < 8
V, einen Mindestbetriebsstrom von < 2
mA und einen maximalen Strom von < 0,8
mA im ausgeschalteten Zustand aufweisen. Dabei ist es erforderlich,
einen Mindesteingangsstrom im Eingangsstromkreis vorzugeben, der
zum Beispiel der Mindestbetriebsstrom des angeschlossenen Sensorelementes
ist, wodurch eine geringe Verlustleistung im Eingangsstromkreis erzeugt
wird. Über
den ersten Schwellwertschalter, der als Komparator ausgebildet sein
kann, wird die an der Mittelanzapfung anliegende Spannung Ut mit der ersten Referenzspannung Uref1 verglichen und ermittelt, ob der Eingangsstrom
größer oder
kleiner als der geforderte Mindeststrom ist. Unterschreitet der Eingangsstrom
den geforderten Mindeststrom, was z. B. auf einen Leitungsbruch
schließen
lässt,
schaltet der erste Schwellschwertschalter und zeigt einen Leitungsbruch
an.
-
Zur optischen Anzeige des Ausgangszustandes
des ersten Schwellwertschalters ist ein Ausgang des Komparators über eine
Reihenschaltung aus Diode und Widerstand mit Massepotential verbunden. Eine
entsprechende Ausgangsbeschaltung weist auch der Ausgang des zweiten
Schwellwertschalters auf.
-
Die Schaltungsanordnung zeichnet
sich insbesondere dadurch aus, dass der Mindeststrom so niedrig
gewählt
werden kann, dass er niedriger als ein Versorgungsstrom von ca.
0,3 mA der Mehrheit aller 2-Draht-Näherungsschalter ist. Auf diese
Weise können
die Näherungsschalter
direkt verwendet werden. Werden einfache mechanische Kontakte von Relais
oder Tastern als Signalgeber eingesetzt, ist vorgesehen, dass parallel
zu dem Schaltkontakt ein Widerstand angeordnet ist, um den Mindeststrom
im Eingangsstromkreis aufrechtzuerhalten.
-
Als weitere Besonderheit der Eingangsstromkreisüberwachung
ist vorgesehen, dass die Überwachung
freigegeben oder abgeschaltet werden kann. Dazu ist vorgesehen,
dass der erste Schwellwertschalter einen Open-Collector-Ausgang
aufweist und über
einen Widerstand zur Freigabe der Überwachung mit positivem Potential
und zur Sperrung der Überwachung
mit Massepotential verbunden ist. Des Weiteren ist der Ausgang mit
einem Treiber-Baustein verbunden, an dessen Ausgang die logischen
Signale der Leitungsüberwachung
bei Freigabe abgreifbar sind. Zur optischen Anzeige des Ausgangssignals
ist der Ausgang des Treiber-Bausteins über eine Leuchtdiode
und einen Widerstand mit Massepotential verbunden.
-
Detektiert der erste Schwellwertschalter
mit Open-Collector-Ausgang ein Signal, das einem Leitungsbruch entspricht,
während
der Ausgang des Schwellwertschalters über den Widerstand an Massepotential
liegt, ist am Ausgang des Treiber-Bausteins der Pegel "Logisch 0" abgreifbar.
Diese Funktionsweise ist dann von Nutzen, wenn ein Eingang unbenutzt
bzw. unbeschaltet ist.
-
Des Weiteren ist zwischen den ersten
Eingängen
des ersten und zweiten Komparators und der Mittelanzapfung des Spannungsteilers
ein Filterglied angeordnet. Dabei ist das Filterglied als R-C-Glied ausgebildet,
wobei ein Widerstand zwischen der Mittelanzapfung und den Eingängen angeordnet
ist und von den Eingängen
ein Kondensator gegen Massepotential geschaltet ist.
-
Bei einer weiteren bevorzugten Schaltungsanordnung
ist vorgesehen, dass der Stromkreis als Ausgangsstromkreis mit Schaltglied
wie Transistorschalter und einem dazu parallel geschalteten Widerstand
ausgebildet ist, wobei die Last und/oder der Aktor in Reihe mit
dem Schaltglied geschaltet ist und wobei die Last und/oder der Aktor über eine
Diode, insbesondere eine Schottky-Diode mit Bezugpotential verbunden
ist, die mit einem ersten Eingang des Schwellwertschalters verbunden
ist, dessen zweiter Eingang an einer dritten Referenzspannung (Uref2) liegt. Als Besonderheit dieser Schaltungsanordnung ist
hervorzuheben, dass die Überwachung
im Rückleitungspfad
und bezogen auf Massepotential (0V-Bezug) erfolgt. Wie schon zuvor
ausgeführt,
wird bei üblichen
Verdrahtungen in Schaltschränken
lediglich der Hinleiter von der speisenden Baugruppe zur Last geführt, wobei
der Rückleiter
auf eine gemeinsame Sammelschiene geführt ist. Bei einer solchen
Schaltungsanordnung ist nur die wesentlich schwieriger durchzuführende Leitungsüberwachung im
Hinleiter möglich.
-
Über
den parallel zu dem Schaltglied angeordneten Widerstand wird ebenfalls
ein Mindeststrom eingeprägt,
damit auch bei abgeschaltetem Schaltglied bzw. Ausgangstreiber der
Ausgangsstromkreis überwacht
werden kann. Für
sogenannte "current source"-Ausgänge
ist ein maximaler Leckstrom (off-state leakage current) definiert.
Dass der eingeprägte
Mindeststrom den maximalen Leckstrom nicht überschreitet, ist eine weitere
wesentliche Eigenschaft der Schaltungsanordnung. Für einen
Ausgang mit beispielsweise 0,5 A Nennstrom beträgt der maximale Leckstrom im
ausgeschalteten Zustand ca. 1 mA.
-
Vorzugsweise ist die Diode, über die
der Rückleiter
mit dem gemeinsamen Massepotential verbunden ist, als Schottky-Diode
ausgebildet. Die Schottky-Diode verursacht bei gleichem Strom eine geringere
Verlustleistung als eine normale Diode. Zur Filterung des an der
Schottky-Diode anliegenden Messsignals ist zwischen dem Eingang
des Komparators und dem Anodenanschluss der Schottky-Diode ein R-C-Glied
vorgesehen.
-
Als Schutzbeschaltung gegen Unterspannungen
beim Schalten von induktiven Lasten ist antiparallel zu der Schottky-Diode
eine weitere Diode geschaltet.
-
Des Weiteren ist vorgesehen, dass
der positive Eingang des Komparators über einen ersten Widerstand
(Rn) an Massepotential (0V-Bezug) liegt, wodurch
ein "Floaten" des Komparators bei Leitungsbruch oder unbenutztem
Ausgang verhindert wird. Dabei sollte der am positiven Eingang des
Komparators liegende Widerstand (Rn) zu
dem parallel zu dem Schaltglied liegenden Widerstand Ri ein
bestimmtes Verhältnis
einnehmen, das im Bereich von 0,1 × Rp < Rn < 0,2 × Rp liegt. Auch ist vorgesehen, dass die Überwachung
des Ausgangsstromkreises abschaltbar ist. Dabei ist der positive
Eingang des Komparators mit einem weiteren Widerstand Ren verbunden, an
dem eine Spannung einprägbar
ist, um die Überwachungsschaltung
zu unterdrücken.
Liegt am Widerstand Ren ein Potential an,
das größer als
die Referenzspannung ist, so liegt am Ausgang des Komparators unabhängig vom
Spannungsabfall über
der Schottky-Diode ein Signal "Logisch 1" an, was der Information
"kein Leitungsbruch" zugeordnet ist.
-
Weitere Einzelheiten, Vorteile und
Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den
diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern
auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden
Ausführungsbeispiels.
-
Es zeigen:
-
1 eine
Schaltungsanordnung eines Eingangsstromkreises mit Leitungsbruchüberwachung,
-
2 eine
Schaltungsanordnung gemäß 1 mit abschaltbarer Leitungsbruchüberwachung und
-
3 eine
Schaltungsanordnung eines Ausgangsstromkreises mit Leitungsbruchüberwachung.
-
In 1 ist
eine Schaltungsanordnung 10 dargestellt, die einen Eingangsstromkreis 12 und eine
Auswerteeinheit 14 aufweist, die über einen Eingangsfilter 16 mit
dem Eingangsstromkreis 12 gekoppelt ist.
-
Der Eingangsstromkreis 12 weist
einen internen Stromzweig 18, der in dem hier darstellten
Ausführungsbeispiel
als Spannungsteiler 20 mit den Widerständen 22 und 24 ausgebildet
ist, sowie einen externen Stromzweig 26 auf, der aus einer
Reihenschaltung aus Spannungsquelle 28 und Signalgeber 30 besteht.
Der Signalgeber 30 ist über
eine erste Versorgungsleitung 32 mit einer ersten Eingangsklemme
Ix und über
eine zweite Verbindungsleitung 34 mit einem ersten Pol
der Spannungsquelle 28 verbinden. Ein zweiter Pol der Spannungsquelle 28 ist über eine
weitere Versorgungsleitung 36 mit einer Eingangsklemme
Mges verbunden, die intern am Massepotential liegt.
-
Als Signalgeber 30 können passive
Signalgeber wie mechanische Kontakte von Relais oder Tastern oder
aktive Signalgeber wie 2-Draht-Näherungsschalter
eingesetzt werden. Dabei haben die 2-Draht-Näherungsschalter vorzugsweise
einen Spannungsabfall von ≤ 8
V, einen minimalen Betriebsstrom von ≤ 2 mA und einen maximalen Strom von ≤ 0,8 mA im
ausgeschalteten Zustand.
-
Der Eingangsfilter 16 ist
als R-C-Glied mit einem Widerstand 38 und einem Kondensator 40 ausgebildet,
wobei der Widerstand 38 mit seinem ersten Anschluss mit
einer Mittelanzapfung 42 des Spannungsteilers 20 verbunden
ist und mit seinem zweiten Anschluss einen Ausgang 42 zur
Verfügung
stellt, an dem eine Messespannung Ut abgreifbar
ist. Der Ausgang 42 ist über den Kondensator 40 mit
Massepotential verbunden.
-
Die Auswerteeinheit 14 besteht
aus einem ersten Schwellwertschalter 44, dessen negativer
Eingang mit dem Ausgang 42 des Eingangsfilters 16 verbunden
ist und an dessen positivem Eingang eine erste Referenzspannung
Uref1 anliegt. An einem Ausgang 46 des
Schwellwertschalters 44 ist ein Ausgangssignal abgreifbar,
das eine Information über den
Leitungszustand liefert. Der Ausgang 46 ist über eine
Leuchtdiode 48 und einen Widerstand 50 mit Massepotential
verbunden.
-
Des Weiteren ist ein zweiter Schwellwertschalter 52 zur Überwachung
des Eingangssignals des Signalgebers 30 vorgesehen, der
mit seinem positiven Eingang mit dem Ausgang 42 des Eingangsfilters 16 verbinden
ist und an dessem negativen Eingang eine zweite Referenzspannung
Uref2 anliegt. An einem Ausgang 54 des
Schwellwertschalters 52 ist ein Ausgangssignal abgreifbar,
das den logischen Zustand des Eingangssignals bzw. des Signalgebers 30 anzeigt.
Zur optischen Anzeige des Ausgangssignals ist der Ausgang 54 über eine
Leuchtdiode 56 und einen Widerstand 58 mit Massepotential
verbunden.
-
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
ist an dem Ausgang 54 ein Signal "Logisch 1" abgreifbar,
wenn die Eingangsspannung im Bereich von +11 V bis +30 V liegt und
ein resultierender Eingangsstrom IE im Bereich
von 2,5 mA bis 10 mA liegt. An dem Ausgang 54 ist ein Signal
"Logisch 0" abzugreifen, wenn die Eingangsspannung Ue im
Bereich von –3
V bis +5 V und ein resultierender Eingangsstrom IE im
Bereich ND... 10 mA liegt.
-
Über
den Eingangsspannungsteiler 20 sowie das Eingangsfilter 16 wird
das Eingangssignal UE, IE in
die Messspannung Ut abgebildet, die einen
Spannungsumfang aufweist, der an die Eingänge der internen Logik der
Auswerteeinheit 14 angepasst ist. Zur Ermittlung des logischen
Zustandes des Eingangssignals vergleicht der zweite Komparator 52 die
Messspannung Ut mit der zweiten Referenzspannung
Uref2. Liegt die Messspannung Ut über der
zweiten Referenzspannung Uref2, ist an dem
Ausgang 54 ein Signal "Logisch 1", was ebenfalls
durch ein Aufleuchten der Leuchtdiode 56 angezeigt wird.
Liegt die Messspannung Ut unterhalb der
zweiten Referenzspannung Uref2, ist das
Signal am Ausgang 54 "Logisch 0".
-
Der erste Komparator 44 dient
zur Leitungsbruch- bzw. Drahtbruchüberwachung im Eingangsstromkreis 12.
Hierzu ist es erforderlich, dass der Eingangsstrom IE im
Betriebsfall durch einen Mindesteingangsstrom IEmin vorgesehen
wird. Durch den ersten Komparator 44 wird die Messspannung
Ut mit der ersten Referenzspannung Uref1, die kleiner ist als die zweite Referenzspannung
Uref2, verglichen. Insbesondere wird ermittelt,
ob der Eingangsstrom IE größer oder
kleiner als der geforderte Mindesteingangsstrom IEmin ist.
Ist die Messspannung Ut kleiner als die
Referenzspannung Uref1, d. h. der Eingangsstrom
IE ist kleiner als der Mindesteingangsstrom
Iemin, liegt am Ausgang 46 des
ersten Komparators 44 ein Signal "Logisch 1" an, wodurch
ein Drahtbruch bzw. Leitungsbruch angezeigt wird. Übersteigt
der Eingangsstrom jedoch den Mindeststrom IEmin,
ist die Messspannung Ut größer als
die erste Referenzspannung Uref1, so dass
am Ausgang 46 ein Signal "Logisch 0" anliegt, wodurch ein
einwandfreier Betriebszustand, d. h. kein Drahtbruch angezeigt wird.
-
Insbesondere kann der Mindeststrom
Iemin so niedrig gewählt werden, dass er niedriger
als der minimale Versorgungsstrom von ca. 0,3 mA der Mehrheit aller
2-Draht-Näherungsschalter
ist. Auf diese Weise können
die Näherungsschalter
unmittelbar verwendet werden.
-
In 2 ist
eine Schaltungsanordnung 60 dargestellt, die im Wesentlichen
den gleichen Aufbau wie die Schaltungsanordnung 10 gemäß 1 aufweist. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist als Signalgeber 30 ein mechanischer Schaltkontakt 62 eines
Relais oder eines Tasters vorgesehen. Um zur Drahtüberwachung
einen Mindesteingangsstrom IE während des
Betriebs aufrechtzuerhalten, ist vorgesehen, dass parallel zu dem
Schaltkontakt 62 ein Widerstand 64 geschaltet
ist.
-
Um den Ausgang des Komparators 44 freizugeben
oder abzuschalten, ist vorgesehen, dass der Komparator 44 in
der Schaltungsanordnung gemäß 2 einen "Open-Collector"-Ausgang
66 aufweist. Der Ausgang ist über
einen Widerstand 68 mit einem Signal "Logisch 1" bzw.
5 V zur Freigabe der Drahtbruchüberwachung
und mit einem Signal "Logisch 0" bzw. 0 V zur Unterdrückung der
Drahtbruchüberwachung
beaufschlagbar. Dem Ausgang 66 ist ein Treiber-Baustein 70 nachgeschaltet,
dessen Ausgang 71 über
eine Diode 73 und einen Widerstand 75 an Massepotential
liegt. Am Ausgang 71 liegt das Signal "Logisch 0" an, wenn
bei freigegebener Überwachung
kein Drahtbruch ermittelt wird, d. h. wenn die Messspannung Ut größer ist
als die erste Referenzspannung Uref1 oder
wenn die Überwachung
nicht freigegeben ist.
-
Das Unterdrücken der Drahtbruchüberwachung
ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Eingang unbenutzt ist.
-
In 3 ist
eine Schaltungsanordnung 72 eines Ausgangsstromkreises 74 dargestellt.
Der Ausgangsstromkreis 74 des Stromkreises 74 besteht
im Wesentlichen aus einer Reihenschaltung aus Spannungsquelle (nicht
dargestellt), einem Schaltglied 76, einer Last 78 sowie
einer in Betriebsstromrichtung leitenden Diode 80, die
kathodenseitig an Massepotential liegt. Die Last 78 ist über eine
Hinleitung 82 mit einer Anschlussklemme OH und über eine
Rückleitung 84 mit
einer Anschlussklemme OR eines Ein-/Ausgabegerätes (nicht dargestellt), in
dem die Komponenten 76, 80 angeordnet sind, verbunden.
-
Parallel zu dem Schaltglied 76,
das vorzugsweise als Transistor mit einem Steuereingang 86 ausgebildet
ist, liegt ein Widerstand 88, der auch im ausgeschalteten
Zustand des Schaltglieds 76 einen Stromfluss im Ausgangsstromkreis 74 ermöglicht. Die
nicht dargestellte Spannungsquelle kann als externe Spannungsquelle
ausgebildet sein ist und an Eingangsklemmen US und M angeschlossen.
Dabei ist die Eingangsklemme M intern mit Massepotential verbunden.
Die Eingangsklemme OR, die ausgangsseitig mit dem Rückleiter 84 verbunden
ist, liegt über die
Diode 80 an Massepotential. Anodenseitig ist die Diode 80 mit
einem Eingang 90 eines R-C-Gliedes 92 verbunden,
das ausgangsseitig mit einem positiven Eingang eines Schwellwertschalters 94 verbunden ist,
dessen negativer Eingang an einer dritten Referenzspannung Uref3 anliegt. Durch den Schwellwertschalter 94 wird
die an der Diode 80 abfallende Spannung bzw. das an dem
Eingang OR anliegende Potential mit der Referenzspannung Uref3 verglichen. Aufgrund des parallel zu
dem Schaltglied 76 angeordneten Widerstandes 88 fließt auch
im ausgeschalteten Zustand ein Mindeststrom ILmin im
Ausgangsstromkreis 74. Bei sogenannten "current source"-Ausgängen ist
ein maximaler "off-state leakage"-Strom definiert. Bei der hier
dargestellten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der eingeprägte Mindeststrom
den maximalen "off-state leakage"-Strom nicht überschreitet. Für einen
Ausgang mit beispielsweise 0,5 A Nennstrom beträgt der maximale "off-state
leakage"-Strom 1 mA.
-
Sobald die über die Schottky-Diode 80 abfallende
Spannung bzw. das Potential an dem Eingang OR die Referenzspannung
Uref3 unterschreitet, liegt am Ausgang 96 des
als Komparator ausgebildeten Schwellwertschalters 94 das
Signal "Logisch 0", wodurch ein Leitungsbruch signalisiert wird;
denn bei Leitungsbruch ist der Strom IL durch
den Eingangskreis 0 A.
-
Vorzugsweise ist die Diode 80 als
Schottky-Diode ausgebildet, die im Vergleich zu einer normalen Diode
eine geringere Verlustleistung bei gleichem Strom erzeugt. Um einen
Schutz vor Unterspannungen zu gewährleisten, die beim Schalten von
induktiven Lasten auftreten können,
ist antiparallel zu der Diode 80 eine weitere Schutzdiode 98 angeordnet.
-
Des Weiteren ist vorgesehen, dass
der positive Eingang des Schwellwertschalters 94 über einen Widerstand 100 mit
dem Wert Rn gegen Massepotential geschaltet
ist. Damit wird ein "Floaten" des Schwellwertschalters bei Leitungsbruch
oder bei unbenutztem Ausgang OH, OR verhindert. Der Widerstand 100 mit
dem Wert Rn sollte zu dem Widerstand 88 mit
dem Wert Rp ein Verhältnis im Bereich 01,
x RP ≤ Rn ≤ 0,2
x Rp bilden.
-
Des Weiteren ist vorgesehen, dass
auch in dieser Schaltungsanordnung der Ausgang 96 des Schwellwertschalters 94 abschaltbar
ist. Um dies zu erreichen ist der positive Eingang des Schwellwertschalters 94 über einen
Widerstand 102 entweder mit einem Signal "Logisch 1",
das größer als
die Referenzspannung Uref3 ist, verbunden,
um die Drahtbruchüberwachung
zu unterdrücken
und/oder mit einem Signal "Logisch 0" verbindbar, um die Überwachung
freizugeben.