Es sind Schaltungsanordnungen bekannt, welche eine erste Spannungsquelle, einen zu dieser Spannungsquelle in Serie angeordneten ersten Schalter und mindestens einen Verbraucher enthalten, dem je ein zwischen ihm und dem ersten Schalter angeordneter zweiter Schalter zugeordnet ist. In solchen Schaltungsanordnungen sind die nicht auf Schalter führenden Anschlüsse der ersten Spannungsquelle und der Verbraucher untereinander verbunden, so dass ein Verbraucher solange von der ersten Spannungsquelle gespeist wird als sich der ihm zugeordnete zweite Schalter und der erste Schalter im leitenden Zustande befinden.
Solche Schaltungsanordnungen werden beispielsweise bei der Fernsteuerung angewendet, wo als Verbraucher Steuerspulen und Servomotoren eingesetzt sind. In solchen Fernsteuerungsanlagen werden bei gesperrtem ersten Schalter vorerst die zweiten Schalter vorbereitend betätigt, was vorderhand auf die Verbraucher keinen Einfluss hat. Anschliessend wird der erste Schalter betätigt, worauf alle durch die zweiten Schalter vorbereiteten Verbraucher an die erste Spannungsquelle gelegt werden.
Mit der vorliegenden Erfindung wird nun in erster Linie die Aufgabe gelöst, den Zustand der zweiten Schalter zu überprüfen solange der erste Schalter gesperrt ist und das Ergebnis der Prüfung in von den Stromkreisen der zu überprüfenden Schalter galvanisch getrennten Stromkreisen anzuzeigen. Ausser dieser Hauptaufgabe wird noch die weitere Aufgabe gelöst, während des leitenden Zustandes des ersten Schalters Änderungen im Zustand der zweiten Schalter anzuzeigen. Unter Schalter sind dabei sowohl mechanische Kontakte als auch elektronische Schalter wie Transistoren und Thyristoren verstanden.
Mit einer besondern Ausführungsform der Erfindung, in welcher für die zweiten Schalter Thyristoren verwendet sind. wird die weitere Aufgabe gelöst, diese Thyris.oren mit einem Steuerimpuls, welcher vor dem Eintreten des leitenden Zustandes des ersten Schalters beendet ist, in den leitenden Zustand zu versetzen und sie bis zu der mit der Betätigung des ersten Schalters erfolgenden Anschaltung der ausgewählten Verbraucher im leitenden Zustand zu halten.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der genannten Art mit Schaltungsmitteln, welche den Zustand der zweiten Schalter unabhängig vom Zustand des ersten Schalters über Stromkreise melden, welche von der ersten Spannungsquelle galvanisch getrennt sind. Diese Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch eine von der ersten Spannungsquelle unabhängige zweite Spannungsquelle. Weitere Kennzeichen sind je ein Optokoppler und je ein Widerstand, welche jedem zweiten Schalter zugeordnet sind, wobei jeder Optokoppler eine Leuchtdiode und einen Phototransistor enthält. Aus der zweiten Spannungsquelle, je einer Leuchtdiode und einem Widerstand ist dabei ein über den zugehörigen zweiten Schalter verlaufender Stromkreis gebildet, in welchem ein vom Zustand des betreffenden zweiten Schalters abhängiger Strom fliesst.
Der Strom in der Leuchtdiode und damit der Zustand des Phototransistors ist damit durch den Zustand des zugehörigen zweiten Schalters bestimmt.
Die Erfindung wird nun anhand von einigen Ausführungsbeispielen erklärt.
Die Figuren 1 und 2 zeigen je das Schaltungsschema eines Ausführungsbeispiels, in welchem ausschliesslich mechanische Kontakte verwendet sind und in welchem je der Zustand eines einzigen Kontaktes gemeldet wird. In Fig. 1 wird die Überprüfung des Zustandes mit Gleichstrom, in Fig. 2 dagegen mit Wechselstrom bewerkstelligt.
Die Fig. 3 zeigt das Schaltungsschema eines Ausführungsbeispiels. in welchem ausschliesslich elektronische Schalter verwendet sind und in welchem der Zustand von drei Schaltern. welche je einen Verbraucher einschalten, gemeldet wird.
Die Fig. 1 zeigt eine erste Spannungsquelle 8. welche Gleichspannung abgibt, einen Verbraucher 5, einen ersten Schalter 9 und einen in Serie dazu angeordneten zweiten Schalter 1. Die beiden Schalter sind zwischen die erste Spannungsquelle und den Verbraucher geschaltet. Je die nicht auf Schalter führenden Anschlüsse der Spannungsquelle und des Verbrauchers sind über die Verbindung 10 miteinander verbunden, so dass im leitenden Zustand beider Schalter der Verbraucher aus der ersten Spannungsquelle gespeist wird.
Parallel zum zweiten, dem Verbraucher zugeordneten Schalter list die Serieschaltung eines dritten Schalters 12, einer zweiten Spannungsquelle 11, eines Widerstandes 6 und einem Bestandteil eines Optokopplers 2 bildenden Leuchtdiode 3 angeordnet. Die Leuchtdiode 3 ist ausserdem von einer die entgegengesetzte D urchlassrichtung aufweisenden gewöhnlichen Diode 7 überbrückt. Die zweite Spannungsquelle 11, welche von der ersten Spannungsquelle 8 unabhängig ist, ist ebenfalls eine Gleichspannungsquelle, deren Spannung höch- stens derjenigen der ersten Spannungsquelle entspricht. Sie ist derart gepolt, dass sie einen Strom in der Durchlassrichtung der Leuchtdiode erzeugen kann.
Bei deren Betrachtung in einem Stromkreis, in welchem beide Spannungsquellen hintereinander durchlaufen werden, ist sie entgegengesetzt zur ersten Spannungsquelle gepolt.
Der Widerstand 6 ist derart bemessen, dass, sofern die Spannung der zweiten Spannungsquelle daran angelegt wird, sich der dabei entstehende Strom zwischen den für den Betriebsstrom der Leuchtdiode zulässigen Grenzen befindet.
Sofern sich die Schalter 12 und 1 im leitenden Zustand befinden, kann, unabhängig von der Stellung des Schalters 9, ein Strom über die Leuchtdiode 3 fliessen, welche infolgedessen aufleuchtet. Der mit der Leuchtdiode optisch gekuppelte Pho- totransistor 4 wird infolgedessen in den leitenden Zustand versetzt, wodurch in einem von den beiden Spannungsquellen 8 und 11 galvanisch getrennten Stromkreis ein Strom Von + nach 13 fliessen kann. Durch das Fliessen dieses Stromes wird somit der Zustand des zweiten Schalters weitergemeldet.
Sollte der Zustand eintreten, dass die Kontakte 9 und 12 leitend sind, der Kontakt 1 dagegen gesperrt ist, kann infolge der unterschiedlichen Spannungen der beiden Spannungsquellen 8 und 11 ein Strom von der ersten Spannungsquelle 8 über die Schalter 9 und 12, die entgegengesetzt gepolte zweite Spannungsquelle 11, den Widerstand 6, die Diode 7 und den Verbraucher 5 fliessen. Durch die Leuchtdiode 3 fliesst dagegen kein Strom, wodurch auch in diesem Fall die über den Optokoppler 2 abgegebene Meldung mit dem Zustand des zweiten Schalters 1 übereinstimmt. Die in Sperrrichtung an derLeuchtdiode 3 angelegte Spannung ist dabei sehr klein. Die Meldung über den Schaltzustand des zweiten Schalters list somit vom Schaltzustand des ersten Schalters 9 unabhängig.
Sofern der Schalter 12 während des leitenden Zustandes des Schalters 9 ebenfalls leitend bleibt, kann somit auch eine durch den Schalter 1 verursachte Unterbrechung der Speisung des Verbrauchers gemeldet werden.
Mit dem Schalter 12 kann die Prüfung des Zustandes des Schalters 1 auf einen bestimmten Zeitabschnitt beschränkt werden. Eine solche Beschränkung kann dann von Interesse sein, wenn mehrere Schaltungsanordnungen gemäss Fig. 1 vorhanden sind und die Meldungen über die Zustände der zweiten Schalter an einer einzigen Stelle ausgewertet werden.
Dies kann erreicht werden, wenn die Schalter 12 derart nach- einander betätigt werden, dass sich jeweils nur einer gleichzeitig im leitenden Zustand befindet. Der Schalter 12 ist ausserdem notwendig, sofern als Schalter 1 ein Thyristor verwendet wird. Ohne die Möglichkeit, an der Stelle 12 den Strom zu unterbrechen, könnte auch bei gesperrtem erstem Schalter 9 der leitende Zustand des Thyristors trotz fehlender Steuerspannung durch einen von der zweiten Spannungsquelle 11 gelieferten Strom erhalten bleiben.
Die Schaltungsanordnung gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäss Fig. 1 durch die Verwendung einer Wechselstromquelle 21 als zweite Spannungsquelle. Ausserdem ist hier kein Schalter 12 vorhanden. Die Arbeitsweise der Einrichtung gemäss Fig. 2 unterscheidet sich nur insofern von derjenigen gemäss Fig. 1, als der die Leuchtdiode 3 durchfliessende Strom pulsierend ist, was bei der Auswertung der vom Phototransistor 4 gelieferten Meldungen berücksichtigt werden muss.
Der Scheitelwert der von der zweiten Quelle 21 gelieferten Wechselspannung darf höchstens gleich der Spannung der ersten Quelle 8 sein, wenn auch während des gesperrten Zustandes des ersten Schalters 9 die Meldungen über den Zustand des zweiten Schalters 1 in allen Fällen richtig sein sollen.
Diese Voraussetzungen sind notwendig, weil sich in einem Schaltzustand, in welchem der Schalter 1 gesperrt und der Schalter 9 leitend ist und demzufolge die beiden Spannungsquellen in Serie geschaltet sind, nur auf diese Weise ein Über- wiegen der Gleichspannung und damit ein Verbleiben der Leuchtdiode 3 im stromlosen Zustand ergibt. Ein Strom fliesst dann ausschliesslich durch die Diode 7.
Bei der Verwendung eines Thyristors als Schalter 1 kann der leitende Zustand dieses Schalters durch die Spannungsquelle 21 nicht aufrecht erhalten werden, da beim Wechselstrom jeweils Nulldurchgänge auftreten. Ein Schalter 12 wie in der Schaltungsanordnung gemäss Fig. list deshalb, wenig- stens im Hinblick auf die Verhinderung einer unerwünschten Aufrechterhaltung des leitenden Zustandes im Thyristor, nicht notwendig.
Die Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung, in welcher drei Schalter 1 vorhanden sind, welche je einen dem Schalter zugeordneten Verbraucher 5 über einen gemeinsamen ersten Schalter 9 an eine gemeinsame erste Gleichspannungsquelle 8 anschalten. Sämtliche Bauteile, die denjenigen in den Figuren 1 und 2 entsprechen, sind in den verschiedenen Figuren gleich bezeichnet. Als Schalter dienen ausschliesslich Halbleiter Bauelemente.
Zur Überwachung und Meldung des Schaltzustandes der Schalter list eine einzige zweite Spannungsquelle 11 vorhanden, von welcher der eine Anschluss über den ebenfalls nur einmalig vorhandenen dritten Schalter 12 an die Verbindung 34 zwischen dem ersten Schalter 9 und den zweiten Schaltern 1 führt, während der andere Anschluss über die Verbindung 35 mit den Widerständen 6 verbunden ist. Jeder dieser Widerstände 6 ist mit einer Leuchtdiode 3 in Serie geschaltet und einem der zweiten Schalter 1 zugeordnet. Die Leuchtdioden sind dabei je an die Verbindung 36 zwischen dem entsprechenden zweiten Schalter 1 und dem zugehörigen Verbraucher 5 angeschlossen. Im Gegensatz zu der in der Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung sind als einzige zusätzliche Bauelemente die je in Serie zu den Verbrauchern in die Verbindungen 36 geschalteten Gleichrichter 33 vorhanden.
Diese Gleichrichter sind notwendig, wenn einerseits der Schalter 9 gesperrt und der Schalter 12 leitend und anderseits nur ein Teil der Thyristoren 1 leitend ist. Unter diesen Voraussetzungen nimmt die Verbindung 10 das Potential des positiven Pols der Spannungsquelle 11 an, wodurch ohne das Vorhandensein der Gleichrichter 33 sämtliche Leuchtdioden und damit auch jene, bei denen der zugehörige Thyristor nicht leitend ist, vom Strom durchflossen würden.
Die Schaltungsanordnung gemäss Fig. 3 lässt sich in vorteilhafter Weise im Zusammenhang mit Fernsteuerungen anwenden.
Sie ermöglicht, bei gesperrtem Schalter 9 und somit vor der Einschaltung der Verbraucher, einerseits die Schaltzustände der verschiedenen Schalter 1 und damit die bei der nachfolgenden Betätigung des ersten Schalters 9 an Spannung zu legenden Verbraucher zu überprüfen und zu melden und anderseits die Thyristoren 1 von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung aus durch einen ihrer Steuerelektrode zugeführten Impuls in den leitenden Zustand zu steuern und diesen Zustand auch nach dem Ende dieses Steuerimpulses aufrecht zu erhalten.
Diese Aufrechterhaltung des leitenden Zustandes erfolgt durch je einen von der zweiten Spannungsquelle 11 gelieferten, über den leitenden Transistor 12, die betreffenden Thyristoren 1 und die zugehörigen Leuchtdioden 3 und Widerstände 6 fliessenden Strom und setzt voraus, dass die Widerstände 6 in bezug auf die Spannung der zweiten Spannungsquelle 11 derart bemessen sind, dass der entstehende Strom den leitenden Zustand der Thyristoren 1 aufrechterhalten kann.
Auf diese Weise ist es einerseits möglich, die Steuerimpulse für die Steuerung der Thyristoren 1 schon vor der Einleitung des leitenden Zustandes des Transistors 9 enden zu lassen, anderseits ist es dabei jedoch notwendig, nachdem sich der Transistor 9 im leitenden Zustand befindet, den Transistor 12 zu sperren, damit bei der nachfolgenden Sperrung des Transistors 9 die leitenden Thyristoren nicht in diesem Zustand verbleiben.
Die gesamte Schaltungsanordnung gemäss Fig. 3 arbeitet nun derart, dass durch eine nicht dargestellte Steuereinrichtung aufgrund des Empfangs von Fernsteuersignalen vorerst der dritte Schalter 12 in den leitenden Zustand versetzt wird und dass anschliessend ausgewählte Thyristoren 1 gemäss den empfangenen Signalen ebenfalls in den leitenden Zustand versetzt werden. Die Schaltzustände der Thyristoren werden alsdann über die Optokoppler 2 mit den Sollwerten verglichen.
Sofern dieses Prüfergebnis positiv ist, wird der erste Schalter 9 in den leitenden Zustand gesteuert, worauf die ausgewählten Verbraucher an Spannung gelegt werden. Nach Sperrung der Schalter 9 und 12 befindet sich sodann alles wieder in der Ruhelage.
Circuit arrangements are known which contain a first voltage source, a first switch arranged in series with this voltage source, and at least one consumer, each of which is assigned a second switch arranged between it and the first switch. In such circuit arrangements, the connections of the first voltage source and the consumer that do not lead to switches are connected to one another, so that a consumer is fed by the first voltage source as long as the second switch and the first switch assigned to it are in the conductive state.
Such circuit arrangements are used, for example, in remote control, where control coils and servomotors are used as consumers. In such remote control systems, when the first switch is blocked, the second switches are initially activated in preparation, which for the time being has no effect on the consumers. The first switch is then actuated, whereupon all consumers prepared by the second switch are connected to the first voltage source.
The present invention primarily solves the problem of checking the state of the second switch as long as the first switch is blocked and displaying the result of the test in circuits that are electrically isolated from the circuits of the switches to be checked. In addition to this main object, the further object is also achieved to indicate changes in the state of the second switch while the first switch is conducting. Switches are understood to mean both mechanical contacts and electronic switches such as transistors and thyristors.
With a special embodiment of the invention, in which thyristors are used for the second switches. the further object is achieved, to put these Thyris.oren with a control pulse, which is ended before the onset of the conductive state of the first switch, in the conductive state and to switch on the selected consumers in the following with the actuation of the first switch to keep conductive state.
The invention relates to a circuit arrangement of the type mentioned with circuit means which report the state of the second switch independently of the state of the first switch via circuits which are galvanically isolated from the first voltage source. This circuit arrangement is characterized by a second voltage source independent of the first voltage source. Further characteristics are an optocoupler and a resistor each, which are assigned to every second switch, each optocoupler containing a light emitting diode and a phototransistor. From the second voltage source, a respective light-emitting diode and a resistor, a circuit is formed which runs over the associated second switch and in which a current flows depending on the state of the second switch in question.
The current in the light-emitting diode and thus the state of the phototransistor is thus determined by the state of the associated second switch.
The invention will now be explained on the basis of some exemplary embodiments.
Figures 1 and 2 each show the circuit diagram of an embodiment in which only mechanical contacts are used and in which the state of a single contact is reported. In Fig. 1, the state is checked with direct current, whereas in Fig. 2, with alternating current.
3 shows the circuit diagram of an exemplary embodiment. in which only electronic switches are used and in which the state of three switches. which each switch on a consumer is reported.
1 shows a first voltage source 8 which emits direct voltage, a consumer 5, a first switch 9 and a second switch 1 arranged in series therewith. The two switches are connected between the first voltage source and the consumer. The connections of the voltage source and the consumer that do not lead to switches are connected to one another via the connection 10, so that when both switches are in the conductive state, the consumer is fed from the first voltage source.
The series circuit of a third switch 12, a second voltage source 11, a resistor 6 and a light-emitting diode 3 forming part of an optocoupler 2 are arranged parallel to the second switch 1 1 assigned to the consumer. The light-emitting diode 3 is also bridged by an ordinary diode 7 having the opposite direction of transmission. The second voltage source 11, which is independent of the first voltage source 8, is also a DC voltage source, the voltage of which corresponds at most to that of the first voltage source. It is polarized in such a way that it can generate a current in the forward direction of the light-emitting diode.
When viewed in a circuit in which both voltage sources pass through one another, the polarity is opposite to that of the first voltage source.
The resistor 6 is dimensioned such that, provided that the voltage of the second voltage source is applied to it, the resulting current is between the limits permissible for the operating current of the light-emitting diode.
If the switches 12 and 1 are in the conductive state, regardless of the position of the switch 9, a current can flow through the light-emitting diode 3, which lights up as a result. The phototransistor 4 optically coupled to the light-emitting diode is consequently put into the conductive state, as a result of which a current from + to 13 can flow in a circuit that is galvanically separated from the two voltage sources 8 and 11. When this current flows, the status of the second switch is reported.
If the state occurs that the contacts 9 and 12 are conductive, but the contact 1 is blocked, due to the different voltages of the two voltage sources 8 and 11, a current can flow from the first voltage source 8 via the switches 9 and 12, the second with opposite polarity Voltage source 11, resistor 6, diode 7 and consumer 5 flow. On the other hand, no current flows through the light-emitting diode 3, so that in this case too the message output via the optocoupler 2 corresponds to the state of the second switch 1. The voltage applied to the light-emitting diode 3 in the reverse direction is very small. The message about the switching state of the second switch list is thus independent of the switching state of the first switch 9.
If the switch 12 also remains conductive during the conductive state of the switch 9, an interruption in the power supply to the consumer caused by the switch 1 can also be reported.
With the switch 12, the checking of the state of the switch 1 can be limited to a certain period of time. Such a restriction can be of interest if several circuit arrangements according to FIG. 1 are present and the messages about the states of the second switches are evaluated at a single point.
This can be achieved if the switches 12 are operated one after the other in such a way that only one is in the conductive state at a time. The switch 12 is also necessary if a thyristor is used as switch 1. Without the possibility of interrupting the current at point 12, the conductive state of the thyristor could be maintained by a current supplied by the second voltage source 11 even when the first switch 9 is blocked, despite the lack of a control voltage.
The circuit arrangement according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that an alternating current source 21 is used as the second voltage source. In addition, there is no switch 12 here. The mode of operation of the device according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 only insofar as the current flowing through the light-emitting diode 3 is pulsating, which must be taken into account when evaluating the messages delivered by the phototransistor 4.
The peak value of the alternating voltage supplied by the second source 21 may at most be equal to the voltage of the first source 8, even if the messages about the state of the second switch 1 should be correct in all cases even during the locked state of the first switch 9.
These prerequisites are necessary because in a switching state in which switch 1 is blocked and switch 9 is conductive and consequently the two voltage sources are connected in series, only in this way will the DC voltage predominate and thus the light-emitting diode 3 will remain results in the de-energized state. A current then flows exclusively through the diode 7.
When using a thyristor as switch 1, the conductive state of this switch cannot be maintained by the voltage source 21, since zero crossings occur in each case with alternating current. A switch 12 as in the circuit arrangement according to FIG. 1 is therefore not necessary, at least with regard to the prevention of an undesired maintenance of the conductive state in the thyristor.
3 shows a circuit arrangement in which there are three switches 1, each of which connects a load 5 assigned to the switch to a common first direct voltage source 8 via a common first switch 9. All components which correspond to those in FIGS. 1 and 2 are identified identically in the various figures. Only semiconductor components are used as switches.
A single second voltage source 11 is provided for monitoring and reporting the switching state of the switch list, of which one connection leads via the third switch 12, which is also only once present, to the connection 34 between the first switch 9 and the second switches 1, while the other connection is connected to the resistors 6 via the connection 35. Each of these resistors 6 is connected in series with a light-emitting diode 3 and assigned to one of the second switches 1. The light-emitting diodes are each connected to the connection 36 between the corresponding second switch 1 and the associated consumer 5. In contrast to the circuit arrangement shown in FIG. 1, the only additional components that are present are the rectifiers 33 connected in series with the loads in the connections 36.
These rectifiers are necessary when, on the one hand, switch 9 is blocked and switch 12 is conductive and, on the other hand, only some of the thyristors 1 are conductive. Under these conditions, the connection 10 assumes the potential of the positive pole of the voltage source 11, whereby, without the presence of the rectifier 33, current would flow through all the light-emitting diodes and thus also those in which the associated thyristor is not conductive.
The circuit arrangement according to FIG. 3 can advantageously be used in connection with remote controls.
When the switch 9 is blocked and thus before the consumers are switched on, it enables the switching states of the various switches 1 and thus the consumers to be connected to voltage to be checked and reported when the first switch 9 is subsequently actuated and the thyristors 1 of a control device, not shown, from a pulse fed to its control electrode into the conductive state and to maintain this state even after the end of this control pulse.
This maintenance of the conductive state is carried out by one supplied by the second voltage source 11, via the conductive transistor 12, the relevant thyristors 1 and the associated light emitting diodes 3 and resistors 6 current flowing and requires that the resistors 6 with respect to the voltage of the second voltage source 11 are dimensioned such that the resulting current can maintain the conductive state of the thyristors 1.
In this way it is on the one hand possible to let the control pulses for the control of the thyristors 1 end before the initiation of the conductive state of the transistor 9, on the other hand it is necessary, however, after the transistor 9 is in the conductive state, the transistor 12 to block so that the conductive thyristors do not remain in this state when the transistor 9 is subsequently blocked.
The entire circuit arrangement according to FIG. 3 now works in such a way that the third switch 12 is initially switched to the conductive state by a control device (not shown) due to the reception of remote control signals and that then selected thyristors 1 are also switched to the conductive state according to the received signals . The switching states of the thyristors are then compared with the setpoint values via the optocoupler 2.
If this test result is positive, the first switch 9 is switched to the conductive state, whereupon the selected consumers are connected to voltage. After locking the switches 9 and 12, everything is then back in the rest position.