DD238897A1

DD238897A1 - Elektronischer schwellwertschalter zur ueberwachung eines wechselstromes

Info

Publication number: DD238897A1
Application number: DD27781885A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Klauk
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1985-06-26
Filing date: 1985-06-26
Publication date: 1986-09-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schwellwertschalter zur Ueberwachung eines Wechselstromes, der beim Ueberschreiten eines unteren Pegelwertes mit kleiner Zeitverzoegerung ein eindeutiges Signal abgibt, wobei die zu ueberwachenden Stroeme um Groessenordnungen unterschiedlich sein koennen. Die Loesung soll einen geringen Bauelementeaufwand erfordern. Aufgabe ist, einen elektronischen Schwellwertschalter zur Ueberwachung eines Wechselstromes unter Verwendung eines Optokopplerbauelementes, das senderseitig mit antiparallelen Dioden beschaltet ist und empfaengerseitig einen Schwellwertschalter ansteuert so zu veraendern, dass ohne Konstantspannungsquelle ein eindeutiges Signal abgegeben wird. Erfindungsgemaess sind in Reihe mit dem Senderbauelement des Optokopplers ein erster Widerstand und parallel zu dieser Reihenschaltung ein zweiter, vorzugsweise einstellbarer Widerstand als Stromteiler angeordnet und die Betriebsspannung ist ueber die Parallelschaltung eines dritten Widerstandes mit einem Kondensator an den Eingang des eine Schalthysterese besitzenden Schwellwertschalters und ueber das Empfaengerbauelement des Optokopplers gegen Masse angeschlossen. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schwellwertschalter zur Überwachung eines Wechselstromes, der beim Überschreiten eines unteren Pegelwertes mit kleiner Zeitverzögerung ein eindeutiges Signal abgibt, wobei die zu überwachenden Ströme um Größenordnungen unterschiedlich sein können. Die Erfindung kann bei Geräten der Schutztechnik in Industrieanlagen und in automatischen Telefonanrufbeantwortern eingesetzt werden, wenn z. B. der Nachweis der Stromaufnahme eines Tonbandgerätes erfolgen muß.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist, den Strom über Stromwandler und Bürdenwiderstand zu erfassen, gleichzurichten und über Siebglieder einer Schaltstufe zuzuführen. Die Stromwandler übernehmen die Funktion der Potentialtrennung und Signalanpassung.

In WP 122756 werden die Nachteile der obigen Anordnung erkannt und eine gewisse Verbesserung in der Form durchgeführt, daß der Strom nicht erst am Bürdenwiderstand in eine Spannung umgeformt, sondern direkt mit dem Strom einer Konstantstromquelle an einem Transistoreingang verglichen wird. Zur Vermeidung eines wiederholten Schaltens durch den pulsierenden Gleichstrom wird ein RC-Glied vor einem weiteren Transistor angeordnet.

Als Nachteil ist neben dem Einsatz von Stromwandlern der relativ große Schaltungsaufwand anzusehen.

InWP 155226 wird eine Schaltung beschrieben, die beim Unterschreiten einer Spannung, durch Kombination von Spannungsverdoppler und Schwellwertschalter ein Signal abgibt. Als Nachteil ist die nicht dargestellte Umwandlung des Stromes in eine Spannung und der hohe Schaltungsaufwand anzusehen.

Aus der DD-PS 154042 (G 01 R 19/165) ist eine Schaltungsanordnung zur elektrischen Strommessung in Fernsprechanlagen bekannt.

Zur Speisestrombewertung von Teilnehmeranschlüssen wird an die beiden Adern der Femsprechanschlußleitung ein Optokoppler angeschaltet, dem eine abgleichbare Netznachbildung und eine amplitudenbegrenzende Diodenanordnung vorgeordnet sind. Die Empfängerseite des Optokopplers wird mit einer Konstantspannung versorgt. Durch einen einstellbaren Basiswiderstand wird der Kollektorstrom des Optokopplers vorgegeben. Das über den Optokoppler übertragene Signal wird über einen Verstärker einem Schwellwertschalter zugeführt. Die Ausgabe des Ausgangssignals erfolgt über eine Anpaßschaltung. Diese Anordnung erfordert einen hohen Schaltungsaufwand.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Schwellwertschalters mit geringem Bauelementeaufwand, der beim Überschreiten eines unteren Pegelwertes eines Wechselstromes, ein eindeutiges Signal abgibt, wobei die Amplituden der zu überwachenden Ströme um Größenordnungen unterschiedlich sein können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Schwellwertschalter zur Überwachung eines Wechselstromes unter Verwendung eines Optokopplerbauelementes, das senderseitig mit antiparallelen Dioden beschaltet ist und empfängerseitig einen Schwellwertschalter ansteuert so zu verändern, daß ohne Konstantspannungsquelle ein eindeutiges Signal abgegeben wird.

Merkmale der Erfindung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Widerstandsstromteiler aus einem ersten Widerstand in Reihe mit dem Senderbauelement des Optokopplers und parallel zu dieser Reihenschaltung ein zweiter, vorzugsweise einstellbarer Widerstand den Strom durch den Optokoppler beeinflußt und auf der Empfängerseite des Optokopplers der vom Optokoppler aufgeprägte Strom direkt zur Aufladung eines Kondensators benutzt und die Spannung über dem Kondensator mit der zu ihr entgegengesetzt gerichteten Betriebsspannung über einen gemeinsamen parallel zum Kondensator liegenden dritten Widerstand am Eingang der mit einer Hysterese behafteten Schwellwertschaltstufe liegen, wobei die Kondensatoraufladung wesentlich durch den aufgeprägten Strom mit kleiner Zeitkonstante und die Kondensatorentladung wesentlich durch den dritten Widerstand mit großer Zeitkonstante erfolgt, so daß durch die Hysterese der Schwellwertschaltstufe immer ein eindeutiges Signal beim Überschreiten des unteren Pegelwertes eines Wechselstromes von der Schaltungsanordnung abgegeben wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: erfindungsgemäße Schaltungsanordnung Fig.2: Signalverläufe

Der zu überwachende Wechselstrom I fließt mit der negativen Stromhalbwelle I₁ über VD, während die positive Halbwelle sich als І2 durch Widerstand R₁ und Optokoppler OK₁, als Strom I3 durch den vorzugsweise einstellbaren Widerstand R2 und als Strom I₄ durch die Dioden VD₂ und VD₃ aufteilt. Der Nennstrom der Dioden VD₁ bis VD₃ beträgt ein Vielfaches des Nennstromes der Sendediode im Optokoppler. Der Spannungsabfall über der Reihenschaltung der Dioden VD₂ und VD₃ ist größer als der Spannungsabfall über der Sendediode des Optokopplers OK₁, so daß bei kleinen Strömen die gesamte positive Stromhalbwelle sich als Ströme I3 plus I₂ aufteilt und mit dem einstellbaren Widerstand R₂ die Stromteilung beeinflußt wird. Mit steigendem Wechselstrom I übernehmen die Dioden VD₂ und VD₃ auch eine Stromteilerfunktion und begrenzen die über ihr liegende Spannung mit ihrem Spannungsabfall. Der Widerstand R₁ ist so gewählt, daß bei Nennstrom durch die Dioden VD₂, VD₃ der Nennstrom der Sendediode des Optokopplers OK₁ nicht überschritten wird. Der durch die Sendediode des Optokopplers OK₁ fließende Strom I₁ wird entsprechend dem Übertragungsfaktor auf die Empfängerseite übertragen und führt direkt zur Aufladung des Kondensators C. Durch geeignete Wahl des Widerstandes R₃ wird die Kondensatoraufladung nur wenig beeinflußt, während die Kondensatorentladung durch den Widerstand R₃ wesentlich bestimmt wird, so daß auch bei lückendem Strom I₂ die Welligkeit der Spannung U_E über dem Kondensator C innerhalb der Schalthysterese überlicher C-MOS-Schmitt-Trigger bleibt, wie die dargestellten Zeitabläufe zeigen. Ein weiterer Vorteil der Schaltungsanordnung liegt im Einschaltzeitpunkt, weil über den Widerstand R₃ sofort ohne Umladevorgänge die Betriebsspannung Ub am Eingang E der SchwelIwertstufe D anliegt, die über der oberen Schaltspannung U₅₂ liegt. Beim Vorliegen eines Stromes I beginnt die Kondensatoraufladung mit entgegengerichteter Polarität zur Betriebsspannung U_B und erst beim Unterschreiten der Schaltspannung U_s1 schaltet die Schaltstufe D in die andere Ausgangslage um, wie am Verlauf der Ausgangsspannung U_A am Ausgang A gemäß Fig. 2 zu erkennen ist. Die vorliegende Schaltungsanordnung erfaßt die Überschreitung des unteren Pegelwertes eines Wechselstromes I, der in der Größenordnung der Ansprechempfindlichkeit des verwendeten Optokopplers OK₁ liegt kann von wesentlich größeren Strömen, entsprechend dem Nennstrom der parallel geschalteten Dioden VD₁ bis VD₃, durchflossen werden. Mit dem erfindungsgemäßen elektronischen Schwellwertschalter zur Überwachung eines Wechselstromes wurde eine einfache Lösung gefunden, die die gestellten Anforderungen erfüllt. Er kann überall da eingesetzt werden, wo Wechselströme überwacht werden müssen und bei Überschreitung eines unteren Pegelwertes ein eindeutiges Signal benötigt wird. Die Erfindung kann bei Geräten der Schutztechnik in Industrieanlagen, in der Fernmeldetechnik usw. eingesetzt werden.

Claims

Elektronischer Schwellwertschalter zur Überwachung eines Wechselstromes unter Verwendung eines Optokopplerbauelementes das senderseitig mit antiparallelen Dioden beschaltet ist und empfängerseitig einen Schwellwertschalter ansteuert, gekennzeichnet dadurch, daß in Reihe mit dem Senderbauelement des Optokopplers (OK₁) ein erster Widerstand (Ri) und parallel zu dieser Reihenschaltung ein zweiter, vorzugsweise einstellbarer Widerstand (R₂) als Stromteiler angeordnet sind und die Betriebsspannung (U₈) über die Parallelschaltung eines dritten Widerstandes (R₃) mit einem Kondensator (C) an den Eingang (E) des eine Schalthysterese besitzenden Schwellwertschalters (D) und über das Empfängerbauelement des Optokopplers (OK₁) gegen Masse angeschlossen ist.

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