DE4032689A1 - Ueberwachungsschaltung fuer eine spannung - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsschaltung für eine Spannung, vorzugsweise zur Erfassung eines Kurz­ schlusses in einer Wechselrichterschaltung, bei der die Spannung an einer Reihenschaltung von mindestens einem Widerstand, einer Schutzdiode und der Lumineszenzdiode eines Optokopplers liegt, dessen logisches Ausgangssignal die zu überwachende Spannung repräsentiert und der Optokoppler mit weiteren optoelektronischen Bauelementen zu seiner eigenen Überwachung beschaltet ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zum Anzeigen des Vorhandenseins einer Spannung, z. B. der Betriebsspannung, sind visuelle erfaßbare optische Signal­ geber bekannt. Diese sind für verschiedene Spannungen aus­ gelegt und benötigen eine beträchtliche Leistung. Damit ist jedoch nur lediglich eine visuelle Erfassung der Spannung mit JA oder NEIN möglich. Weitere davon abhängige Maßnahmen können nur manuell eingeleitet werden. Um diesem Mangel abzuhelfen sind elektromechanische sowie elektronische Mittel verwendet worden. Es ist jedoch auch notwendig, gleichzeitig eine Über­ wachung des Überwachungselementes vorzunehmen, da ansonsten beim Ausfall desselben eine Reihe von falschen Maßnahmen einge­ leitet würde. Schließlich ist es bekannt, Halbleiterbauelemente auf ihre Betriebsfähigkeit hin zu überwachen, indem der Strom durch sie oder die Spannung über ihnen erfaßt und ausge­ wertet wird. So ist es beispielsweise bei einem Wechselrichter bekannt, eine elektronische Schaltungsanordnung zur Überwachung und zum Schutz des eigengesteuerten Wechselrichters einzu­ setzen. (DD-PS 2 46 426). Solche Schaltungen sind aufwendig. Es wurde auch schon eine Schaltung verwendet, bei der die Spannung über einem Thyristor durch eine ihm parallelgeschal­ tete Kette von einem Widerstand, einer Diode, einem Opto- Koppler und einer Lumineszenzdiode überwacht wird. Der Opto- Koppler, dessen Phototransistor über einem Arbeitswiderstand an einer Versorgungsgleichspannung liegt, gibt ein Logiksig­ nal entsprechend der Leitfähigkeit des Phototransistors ab, welches entweder L oder H ist, jedoch keine genauere Aussage zuläßt. Die in Reihe liegende Lumineszenzdiode zeigt an, ob die Versorgungsspannung vorhanden ist und benötigt dafür einen Strom von ca. 20 mA. Gleichzeitig ist damit der Phototransistor leitend und das binäre Ausgangssignal besagt lediglich, daß kein Kurzschluß vorliegt. Parallel zu dieser Reihenschaltung der Lumineszenzdiode und dem Optokoppler liegt eine Reihen­ schaltung von einer weiteren Lumineszendiode und einem Bau­ element, z. B. einer Zenerdiode zur Ansprechspannungserhöhung der Parallelschaltung. Mit dieser Lumineszenzdiode erfolgt die Überwachung des anderen Kreises, falls dort ein Bauelement durch Widerstandserhöhung ausfällt. Ein Kurzschluß der Bau­ elemente wird genauso wie das Fehlen der Überwachungsspannung angezeigt. Bei dieser Schaltung ist von Nachteil, daß keine genauere Aussage des Fehlers erfolgt. Der größte Nachteil be­ steht jedoch darin, daß bei hohen zu überwachenden Spannungen die Verlustleistung hoch ist, da der Spannungsabfall über dem Widerstand mit dem Quadrat eingeht.

Ziel der Erfindung

Dieses besteht in der Beseitigung der oben genannten Mängel und damit in der Verbesserung einer Überwachungsschaltung bezüglich seiner Parameter und der Erhöhung des Informations­ gehaltes.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungs­ schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Erfassung der Betriebsspannung, z. B. über einem Halbleiter­ bauelement, bei gleichzeitiger Überwachung und Erfassung des Bauelementeausfalls und Abgabe der Information als logisches Signal möglich ist. Dabei soll die Überwachungsschaltung gleich­ zeitig eine geringere Verlustleistung durch niedrigeren Quer­ strom besitzen.

Die Aufgabe wird bei einer Erfindung entsprechend dem Gattungs­ begriff erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zur Lu­ mineszenzdiode des Optokopplers die Reihenschaltung eines Halbleiters und einer Lumineszenzdiode eines weiteren Opto­ kopplers liegt und dessen Ausgangssignal mit dem anderen Aus­ gangssignal logisch verknüpfbar ist.

Damit besteht der Vorteil, daß die benötigte Steuerleistung für die Ansteuerung eines Optokopplers wesentlich geringer ist als für eine LED und eine bessere Auswertung erfolgen kann.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spieles und einer Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt eine prinzipielle Schaltungsanordnung ohne vor- und nachgeordnete Baugruppen.

Zur Überwachung einer Gleichspannung U, ist ein Optokoppler 1 vorgesehen. Je nach Höhe der Spannung U ist der Widerstands­ wert eines Vorwiderstandes 2 so gewählt, daß der notwendige Querstrom durch die Lumineszenzdiode 3 des Optokopplers 1 fließt, also ca. 2 mA. Damit ergibt sich eine Verlustleitung bei einer Spannung von 640 V von 1,28 W. Zum Schutz gegen Rückwärtsspannungen ist eine Schutzdiode 4 vor die Lumines­ zenzdiode 3 geschaltet. Bei vorhandener Spannung U gibt diese ein Signal auf den Phototransistor 5 des Optokopplers 1, der über einem Arbeitswiderstand 6 an einer Versogungsspannung liegt. Damit besteht zwischen einem Bezugspotential 7 und einem An­ schluß 8 die Möglichkeit der Abnahme eines binären Signals. Parallel zu der Lumineszenzdiode 3 ist in Reihe mit einer Zenerdiode 9 eine weitere Lumineszenzdiode 10 eines Opto­ kopplers 11 geschaltet. Dadurch bleibt die Überwachungs­ schaltung auch bei relativ hohen zu überwachenden Span­ nungen U sehr leistungsarm. Die Zenerdiode 9 dient der Erhöhung der Schwellspannung für die Lumineszenzdiode 10, damit sie im fehlerfreien Betrieb nicht leitend wird. Ein mit ihr zusammenarbeitender Phototransistor 12, der über einen Arbeitswiderstand 13 auch an der gleichen Versorgungs­ spannung liegt, ermöglicht am Anschluß 14 ebenfalls die Abnahme eines logischen Signals. Diese beiden Logikpegel an den Anschlüssen 8 und 14 können damit potentialfrei einem nicht dargestellten Rechner oder ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellten optischen Anzeigern zugeführt werden. Durch die Auswertung der Logiksignale sind folgende Zustände der Schaltung erfaßbar:

Claims (1)

1. Überwachungsschaltung für eine Spannung, vorzugsweise zur Erfassung des Kurzschlusses in einer Wechselrichterschaltung, bei der die Spannung an einer Reihenschaltung von mindestens einem Vorwiderstand (2), einer Schutzdiode (4) und der Lu­ mineszenzdiode (3) eines Optokopplers (1) liegt, dessen logisches Ausgangssignal die zu überwachende Spannung re­ präsentiert und der mit weiteren optoelektronischen Bauelementen zu seiner eigenen Überwachung beschaltet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß parallel zur Lumineszenzdiode (3) des Opto­ kopplers (1) die Reihenschaltung eines Halbleiters (9) und einer Lumineszenzdiode (10) eines weiteren Optokopplers (11) liegt, dessen Ausgangssignal mit dem anderen Ausgangssignal logisch verknüpft ist.