DE19507342C2 - Schaltungsanordnung zur Steuerung des elektrischen Verbrauchers bei einem Hubwerk oder einem Fahrantrieb hierfür - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanord­ nung zum Steuern eines Verbrauchers.

Um die Stromversorgung der elektrischen Antriebe von Hubwerken und Fahrwerken zu steuern, werden aus Sicher­ heitsgründen bislang Starkstromrelais bzw. Schütze ver­ wendet. Diese elektromechanischen Geräte sind zwar ver­ hältnismäßig robust und gelten deswegen als vergleichs­ weise sicher, haben aber den Nachteil, daß sie recht viel Platz benötigen. Thyristoren oder Triacs mit gleicher Stromtragfähigkeit und Abschaltfähigkeit sind, verglichen mit solchen Starkstromrelais, wesentlich kleiner. Aller­ dings werden derartige elektronische Bauelemente aus ver­ schiedenen Gründen als nicht hinreichend zuverlässig an­ gesehen. Es wird befürchtet, daß infolge von Überspannun­ gen im Netz das elektronische Bauelement beschädigt wird und durch die Beschädigung ständig stromleitend wird.

Außerdem befürchtet man ein versehentliches Einschal­ ten der elektronischen Bauelemente, weil die zur Ansteue­ rung im Sinne eines Einschaltens der Bauelemente notwendi­ ge Steuerenergie extrem gering ist und solche Bauelemente auch bei zu steilem Spannungsanstieg, beispielsweise infolge von Störspannungsspitzen, zumindest für eine Halbwelle eingeschaltet werden können. Die Schaltenergie für Starkstromrelais und Schütze ist, verglichen damit, um viele Zehnerpotenzen größer, weshalb bislang derartige elektromechanische Geräte bei sicherheitsrelevanten An­ steuerungen vorgezogen worden sind.

Darüber hinaus ist aus der Zeitschrift "Maschinen­ markt" Jahrgang 1973, Seite 2034, unter der Überschrift "Wie bedeutend ist die Impulssteuerung für den Gabelstap­ lerbetrieb?" eine Schaltungsanordnung bekannt, die davon Gebrauch macht, die Schaltschütze für die Richtungssteue­ rung möglichst im stromlosen Zustand zu schalten. Dazu sind an den Pedalen des Gabelstaplers Mikroschalter vor­ handen, um die Fahrtrichtungsschütze zu betätigen. Diese Fahrtrichtungsschütze liegen in der Leistungsstromzufuhr zu den Motoren und dienen einerseits als Hauptschalter und haben andererseits die Funktion, eine Drehrichtungsumkehr zu bewirken. Ferner ist mit den Pedalen ein Potentiometer gekoppelt, um das pulsmodulierte Signal für den Triac zu steuern, der zur Drehzahlkontrolle ebenfalls in der Motor­ stromzuleitung liegt.

Bei dieser Art der Steuerung für die Schütze handelt es sich um eine sogenannte Wegsteuerung, deren Zweck es ist, den Triac oder Thyristor in den stromlosen Zustand zu bringen, ehe die Schaltschütze betätigt werden.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die die gleiche Sicherheit bietet, wie eine Schütz- oder Starkstromrelaissteuerung, die aber, verglichen damit, wesentlich weniger Raum be­ ansprucht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schal­ tungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Mit Hilfe von Thyristoren und Triacs können große elektrische Leistungen geschaltet werden, während anderer­ seits diese elektronischen Bauelemente auch in Verbindung mit dem Kühlkörper nur sehr wenig Raum beanspruchen. Der Grund hierfür liegt zum einen darin, daß bei Thyristoren und Triacs keine bewegten Teile auftreten, die entspre­ chenden Raum benötigen, und außerdem auch keine mechani­ schen Vorkehrungen enthalten sind, um beim Abschalten eventuell auftretende Funken zu löschen. Der Isolations­ widerstand von derartigen elektronischen Bauelementen ist im Normalfall ausreichend hoch und verhindert Restströme, die in unerwünschter Weise den Verbraucher in Gang setzen könnten. Somit kann der elektronische Schalter in Gestalt des Thyristors oder des Triacs als Leistungsschalter verwendet werden, der die beim Abschalten des Verbrauchers auftretenden großen Ströme und Spannungen sicher auszu­ schalten vermag.

Um die Sicherheit der Strecke zu gewährleisten, wird ein vergleichsweise kleines Relais als Trenner verwendet, das durch eine Betätigungseinrichtung so gesteuert wird, daß ein Wechsel des Schaltzustandes an seinen Kontakten nur dann auftritt, wenn das elektronische Bauelement sich im Sperrzustand befindet.

Damit braucht das Relais nicht mehr so dimensioniert zu sein, daß es in der Lage ist, den maximal auftretenden Betriebsstrom mit Sicherheit abschalten zu können, ohne hierbei Schaden zu nehmen. Der Kontaktsatz, der in Serie mit dem elektronischen Bauelement liegt, muß nur noch nach der Stromtragfähigkeit dimensioniert werden, nicht mehr nach der Schaltfähigkeit. Sicherungsmaßnahmen, die das Auftreten länger brennender Schaltlichtbögen unterdrücken, können eingespart werden, weshalb der Kontaktsatz zusammen mit der Magnetspule sehr stark miniaturisiert werden kann. Selbst wenn das elektronische Bauelement versagen sollte, kann wenigstens einmal noch mit diesem miniaturisierten Kontaktsatz der Strom unterbrochen werden. Es spielt keine Rolle, wenn anschließend auch der Kontaktsatz so weit versagt, daß er keine erneute elektrische Verbindung in dem Stromkreis herstellen kann.

Mit der neuen Schaltungsanordnung ist bei Hebezeugen jeder elektrische Verbraucher zu steuern, also beispiels­ weise der Fahrwerksmotor, der Hubwerksmotor oder auch zugeordnete Bremsmagnete. Die Motoren können Universalmo­ toren sein oder Wechselstrommotoren, wobei im Falle von mehrphasigen Wechselstrommotoren einfach mehr Thyristoren und Kontaktsätze verwendet werden.

Im übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegen­ stand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegen­ standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der neuen Schaltungs­ anordnung,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, das im wesentli­ chen ausschließlich mit diskreten Bauele­ menten aufgebaut ist und

Fig. 3 eine Ausführungsform der neuen Schaltungs­ anordnung in Verbindung mit einer Mikropro­ zessorsteuerung.

Fig. 1 zeigt das Grundprinzip für eine miniaturisier­ bare Schaltung zum sicheren Steuern eines Verbrauchers 1, der betriebsmäßig mehrere kW elektrische Leistung auf­ nimmt. Zwecks Erläuterung der wesentlichen Merkmale der neuen Schaltung sei zunächst einmal angenommen, daß es sich bei dem Verbraucher 1 um einen einphasigen Motor, beispielsweise einen Universalmotor, oder einen Wechsel­ strommotor mit Anlaßhilfswicklung handelt. Der Motor 1 weist zwei Anschlußklemmen 2 und 3 auf, wobei die An­ schlußklemme 2 unmittelbar mit einer Phasenleitung L2 eines nicht weiter gezeigten Stromnetzes verbunden ist. Der andere Anschluß 3 des Motors 1 ist mit einer Elektrode 4 eines Triacs 5 verbunden, dessen andere Hauptelektrode 6 an einen elektromechanischen Kontaktsatz 7 mit Kontakten 8 und 9 angeschlossen ist. Der Kontakt 8 ist ein festste­ hender mechanischer Kontakt und mit diesem festen Kontakt 8 arbeitet der bewegliche mechanische Kontakt 9 zusammen, der über eine entsprechende Verbindungsleitung an eine andere Phasenleitung L1 des besagten Netzes angeschlossen ist.

Um sowohl den Triac 5 als auch den mechanischen Kontaktsatz 7 in den stromleitenden Zustand zu steuern, ist eine Betätigungseinrichtung 10 vorgesehen, die im wesentlichen zwei Zeitglieder 11 und 12 enthält. Beide Zeitglieder 11 und 12 der Betätigungseinrichtung 10 werden wahlweise über einen von Hand zu betätigenden Taster 13 mit einer Steuer- oder Hilfsspannung U verbunden, wenn der Motor 1 in Gang gesetzt werden soll. Im einzelnen ist hierzu der Handtaster 13 mit einem Eingang 14 des Zeit­ glieds 11 verbunden, das abfallverzögert arbeitet. Sein Ausgang 15 betätigt den mechanischen Kontaktsatz 7, wie dies mittels einer gestrichelten Linie 16 schematisch veranschaulicht ist.

An dem Handtaster 13 ist ferner mit seinem Eingang 17 das Zeitglied 12 angeschlossen, das anzugsverzögert wirkt und dessen Ausgang 18 an einer Steuerelektrode 19 des Triac 5 liegt.

Diese Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt:

Wenn der Benutzer den Motor 1 in Gang setzen will, betätigt er den Handtaster 13, wodurch die beiden Eingänge 14 und 17 der Zeitglieder 11 und 12 eine entsprechende Steuerspannung erhalten. Aufgrund dieser in den Eingang 14 eingespeisten Spannung betätigt das Zeitglied 11 im we­ sentlichen ohne Verzögerung sofort den Kontaktsatz 7, wodurch dessen Kontakte 8 und 9 in eine elektrisch leiten­ de Berührung miteinander gebracht werden.

Das Umschalten des Kontaktsatzes 7 geschieht zu einem Zeitpunkt, zu dem sich der Triac 5 noch im Sperrzustand befindet, weil er keine Triggerimpulse erhält. Das Zeit­ glied 12 hat zwar gleichzeitig mit dem Zeitglied 11 an seinem Eingang 17 ein Spannungssignal erhalten, gibt aber erst verzögert an seinem Ausgang 18 den ersten Trigger­ impuls für den Triac 5 weiter. Die Verzögerungszeit zwi­ schen dem Eintreffen des Signals an dem Eingang 17 und dem Abgeben der Triggerimpulse an dem Ausgang 18 für das Gate 19 ist so bemessen, daß dieses Signal erst dann den Triac 5 in den leitenden Zustand umschalten kann, wenn mit Sicherheit bereits der Kontaktsatz 7 im leitenden Zustand ist.

Sowohl der Kontaktsatz 7 als auch der Triac 5 bleiben nun solange im stromleitenden Zustand, wie der Benutzer den Handtaster 13 geschlossen hält. Damit ist für diese Zeit der Stromfluß von L1 nach L2 durch den Motor 1 einge­ schaltet.

Wenn der Benutzer den Motor 1 stillsetzen will, läßt er den Handtaster 13 los. Dadurch verschwindet umgehend das Steuersignal an den Eingängen 14 und 17. Diese Zu­ standsänderung an den Eingängen 14 und 17 hat zur Folge, daß das Zeitglied 12 unverzögert keine Triggerimpulse mehr an seinem Ausgang 18 abgibt, damit der Triac 5 beim näch­ sten Nulldurchgang des durch ihn hindurchfließenden Wech­ selstroms in den gesperrten Zustand übergehen kann und fortan gesperrt bleibt.

Das Zeitglied 11 arbeitet dagegen hinsichtlich des Abschaltens zeitverzögert. Es betätigt aufgrund der Zeit­ verzögerung den Kontaktsatz 7 im Sinne eines Öffnens der beiden Kontakte 8 und 9 mit einer Verzögerung, die aus­ reichend groß ist, damit der Triac 5 mit Sicherheit den Strom schon unterbrochen hat, wenn die beiden Kontakte 8 und 9 voneinander entfernt werden.

Aufgrund dieser durch die Zeitglieder 11 und 12 er­ zwungenen zeitlichen Reihenfolge zur Betätigung des Triacs 5 und des Kontaktsatzes 7 wird gewährleistet, daß der Kontaktsatz 7 nie unter Last schaltet. Seine Kontakte 8 und 9 können miniaturisiert werden. Es genügt, die Kon­ takte 8 und 9 so zu dimensionieren, daß sie lediglich in der Lage sind, den maximal fließenden Betriebsstrom zu tragen. Sie brauchen nicht unter Berücksichtigung auf­ tretender Öffnungsfunken bemessen zu werden. Es tritt auch kein Kontaktabbrand an den Kontakten 8 und 9 auf, weil sie nur im stromlosen Zustand schalten, weshalb der niedrige Kontaktwiderstand über nahezu beliebige Zeiträume erhalten bleibt. Die Lebensdauer der Kontakte 8 und 9 ist praktisch nicht mehr begrenzt.

Der Triac 5 dagegen übernimmt die Abschaltung, wobei an ihm keinerlei Verschleiß auftritt. Die Anordnung aus Kontaktsatz 7 und Triac 5 kann deswegen, verglichen mit einer Schützsteuerung, erheblich verkleinert werden und möglicherweise sogar in den für die Steuerung von Hebezeu­ gen üblichen Steuerbirnen oder Steuerschaltergehäusen untergebraucht werden.

Eventuell vagubundierende Störstrahlung, die mögli­ cherweise den Triac 5 zünden könnte, weil er an seinem Gate 19 nur extrem kleine Steuerleistungen benötigt, können keine Störungen im Sinne eines versehentlichen Anlaufens des Motors 1 auslösen, weil bei gesperrtem Triac 5 auch der Kontaktsatz 7 sich im Zustand der Stromunter­ brechung befindet.

Sollte der Triac 5 versagen bzw. das Zeitglied 12 nicht mehr in der gewünschten zeitlichen Reihenfolge arbeiten, so wäre eine Stromunterbrechung nach wie vor über den Kontaktsatz 7 möglich. Wenn dieser Kontaktsatz 7 wegen des Öffnungsfunkens sehr bald verbrennt, fällt die gesamte Einrichtung zur sicheren Seite hin aus, denn irgendwann ist der Zeitpunkt gekommen, an dem der Kontakt­ abbrand so weit fortgeschritten ist, daß die Kontakte 8 und 9 keinen Kontakt mehr machen.

In Fig. 2 ist ein ausführlicheres Schaltbild für das in Fig. 1 gezeigte Grundprinzip dargestellt. Soweit bei der Schaltung nach Fig. 2 Bauelemente auftauchen, die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben sind, wird hierfür dasselbe Bezugszeichen verwendet. Im übrigen ist der Aufbau im einzelnen wie folgt:

Der Handtaster 13 ist zweipolig ausgeführt und weist einen ersten Kontaktsatz 21 sowie einen damit mechanisch gekuppelten zweiten Kontaktsatz 22 auf. Der Kontaktsatz 21 verbindet die Steuerspannung U mit einem Vorschaltwider­ stand 23, über den bei geschlossenem Kontaktsatz 21 ein Speicherkondensator 24 geladen wird. Der Speicherkondensa­ tor 24 führt von dem Widerstand 23 zu einer gemeinsamen Schaltungsmasse 25. Parallel zu dem Speicherkondensator 24 liegt eine Relaiswicklung 26 eines Relais mit zwei Ar­ beitskontaktsätzen, nämlich dem Arbeitskontaktsatz 7 sowie einem Arbeitskontaktsatz 27. Der Arbeitskontaktsatz 27 liegt in einer Serienschaltung, die außer ihm selbst einen Widerstand 28 sowie einen weiteren Speicherkondensator 29 umfaßt und parallel zu der Relaiswicklung 26 an die Schal­ tungsmasse 25 angeschlossen ist. An der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 28 und dem Speicherkondensator 29 liegt einenends eine weitere Relaiswicklung 31 eines Relais mit einem Arbeitskontaktsatz 32. Anderenends liegt die Relaiswicklung 31 über den Arbeitskontaktsatz 22 an der Schaltungsmasse.

Der Arbeitskontaktsatz 32 verbindet die Steuerspan­ nung U mit einem Eingang einer Triaczündschaltung 33, die ausgangsseitig mit dem Gate 19 verbunden ist.

Schließlich ist noch ein Entladewiderstand 34 vor­ gesehen, der zu dem Kondensator 29 parallel liegt.

Das Relais mit der Relaiswicklung 26 stellt zusammen mit dem Kondensator 24 und dem Vorwiderstand 23 das be­ reits im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterte Zeitglied 11 dar, während das Leitglied 12 das Relais mit der Relais­ wicklung 31, den Widerstand 28, den Kondensator 29 sowie den Kontaktsatz 22 umfaßt.

Die insoweit erläuterte Schaltung arbeitet folgender­ maßen:

Wenn der Handtaster 13 nicht betätigt ist, sind seine beiden Arbeitskontaktsätze 21 und 22 geöffnet, womit nach entsprechender Zeit weder die Relaiswicklung 26 noch die Relaiswicklung 31 Strom haben kann. Die Folge davon ist, daß die Kontaktsätze 7 und 27 in ihrer geöffneten Ruhe­ stellung stehen, ebenso wie der Arbeitskontaktsatz 32. Somit erhält die Triaczündschaltung 33 keinen Strom und der Triac 5 bleibt gesperrt. In diesem Schaltzustand enthält der Stromkreis zu dem Motor 1 wenigstens zwei Stromunterbrechungen, nämlich eine in Gestalt des geöff­ neten Kontaktsatzes 7 und die andere in Gestalt des nicht gezündeten Triac 5.

Wenn der Benutzer den Motor 1 in Gang setzen will, betätigt er den Handtaster 13, worauf dessen beide Ar­ beitskontaktsätze 21 und 22 geschlossen werden. Wegen des Schließens des Kontaktsatzes 21 kann sich der Kondensator 24 über den Widerstand 23 auf die Steuerspannung U aufla­ den. Im Verlauf dieses Ladevorgangs wird eine Spannungs­ schwelle überschritten, ab der die Relaiswicklung 26 in der Lage ist, die beiden Arbeitskontaktsätze 7 und 27 im Sinne eines Schließens zu betätigen.

Erst, wenn der Kontaktsatz 27 geschlossen ist, be­ kommt auch der Speicherkondensator 29 über den Vorwider­ stand 28 Strom von der Steuerspannung U und kann sich allmählich aufladen. Während dieses Ladevorgangs des Speicherkondensators 29 wird eine weitere Schaltschwelle überschritten, oberhalb der die Relaiswicklung 31 den Arbeitskontaktsatz 32 betätigt. Sobald der Arbeitskontakt­ satz 32 betätigt ist, legt er die Steuerspannung U an den Eingang der Triaczündschaltung 33, die daraufhin Zünd­ impulse an den Triac 5 abgibt. Der Triac 5 wird entspre­ chend periodisch in den leitenden Zustand umgeschaltet, allerdings nicht ehe der Arbeitskontaktsatz 7 geschlossen wurde. Somit schaltet bei der Schaltung nach Fig. 2 der Kontaktsatz 7 auch nur im stromlosen Zustand aus einem Betriebszustand in den anderen Betriebszustand um. Die Zeitverzögerung, mit der der Triac 5 das erste Mal leitend wird, ist von dem Zusammenwirken des Speicherkondensators 29 mit der Relaiswicklung 31 abhängig.

Zum Stillsetzen des Motors 1 läßt der Benutzer den Handtaster 13 los, woraufhin umgehend der Strom durch die Relaiswicklung 31 infolge des sich öffnenden Kontaktsatzes 22 unterbrochen wird. Das dadurch abfallende Relais unter­ bricht sofort die Verbindung zwischen der Steuerspannung und der Triaczündschaltung 33, die aufhört, weiterhin Zündimpulse an den Triac 5 zu liefern. Beim nächsten Stromnulldurchgang geht der Triac 5 in den Sperrzustand über und wird anschließend nicht mehr leitend, weil die Zündimpulse an seinem Gate 19 ausbleiben. Damit ist der Stromkreis von L1 nach L2 über den Motor 1 schon unter­ brochen, während der Kontaktsatz 7 im Augenblick noch geschlossen ist.

Da der Benutzer den Handtaster 13 losgelassen hat, erfolgt aus der Steuerspannung U keine Nachladung des Speicherkondensators 24, der sich folglich über die Re­ laiswicklung 26 entladen kann. Sobald die Entladung des Speicherkondensators 24 weit genug fortgeschritten ist, reicht der Strom nicht mehr aus, damit die Relaiswicklung 26 weiterhin die beiden Kontaktsätze 7 und 27 geschlossen halten kann, die daraufhin öffnen. Somit schaltet der im Stromkreis zu dem Motor 1 liegende Kontaktsatz 7 im strom­ losen Zustand aus dem geschlossenen Schaltzustand in den geöffneten Schaltzustand um.

Gleichzeitig mit der Entladung des Kondensators 24 über die Relaiswicklung 27 wird auch der Kondensator 29 über den Entladewiderstand 34 allmählich entladen, so daß nach verhältnismäßig kurzer Zeit beide Kondensatoren 24 und 29 wieder spannungslos sind. Beim erneuten Betätigen des Handtasters 13 würde sich das oben beschriebene Spiel wiederholen.

Durch weitere Kontakte, die durch die Relaiswicklung 26 betätigt werden, ließe sich ein noch schnelleres Ent­ laden des Kondensators 29 erzwingen, einfach indem er über diesen weitere Kontaktsatz, der nicht dargestellt ist, kurzgeschlossen wird.

In Fig. 3 ist eine aus dem Grundprinzip nach Fig. 1 abgeleitete Schaltungsanordnung gezeigt, die dazu dient, den Universalmotor über eine Mikroprozessorsteuerung wahlweise mit unterschiedlichen Drehrichtungen in Gang zu setzen. Soweit in der Schaltung nach Fig. 3 Bauelemente verwendet werden, die bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 erläutert sind, wird dasselbe Bezugszeichen für diese Bauelemente verwendet. Im einzelnen sieht der Aufbau der Schaltung nach Fig. 3 wie folgt aus:

Der Motor 1 nach Fig. 3 ist ein Universalmotor, bestehend aus einem Anker 36 und einer Feldwicklung 37. Um die Drehrichtung dieses Motors 1 verändern zu können, liegt in der Verbindungsleitung zwischen den Phasenleitun­ gen L1, L2 und dem Anker 36 ein zweipoliger Umschalter 39, der über eine Relaiswicklung 41 zu betätigen ist. Dieser Umschalter 39 dient dazu, die Polarität des Ankers 36 gegenüber der Feldwicklung 37 in bekannter Weise zu än­ dern.

Kernstück der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ist ein Mikroprozessor 42, der mit einem Anschluß 43 an die Hilfs- oder Steuerspannung U angeschlossen ist.

Die bereits erwähnte Relaiswicklung 41 liegt mit einem Anschluß ebenfalls an dieser Steuerspannung U, während ihr anderer Anschluß mit einem Ausgang 44 des Mikroprozessors verbunden ist. Ein weiterer Ausgang 45 des Mikroprozessors liefert Triggerimpulse für den Triac 5, wozu der Ausgang 45 über die Leitung 46 an dem Gate 19 angeschlossen ist.

Weil, wie erwähnt, die Drehrichtung des Motors 1 vom Benutzer willkürlich festlegbar ist, sind bei der Schal­ tung nach Fig. 3 zwei Handtaster 13a und 13b mit zwei Kontaktsätzen 21a und 21b vorgesehen. Beide Kontaktsätze 21a und 21b liegen einenends an der Steuerspannung U, während sie anderenends mit einem jeweils zugehörigen Eingang 46a bzw. 46b des Mikroprozessors 42 in Verbindung stehen.

Von jedem der beiden Kontaktsätze 21a und 21b führt eine Diode 47 bzw. 48 zu dem Widerstand 23, über den der Speicherkondensator 24 geladen werden kann. Die beiden Dioden 47 und 48 sind bei der entsprechenden Polarität der Steuerspannung U mit der Kathode an den Widerstand 23 angeschlossen.

Um die Relaiswicklung 26, die wie bei den vorigen Beispielen den Kontaktsatz 7 steuert, definiert zu entre­ gen, ist der Transistor 49 vorgesehen, der in Serie mit der Relaiswicklung 26 liegt und zusammen mit der Relais­ wicklung 26 eine Serienschaltung ergibt, die parallel zu dem Speicherkondensator 24 angeschlossen ist. Überspannun­ gen beim Abschalten des Transistors 49 werden durch ein RC-Glied, bestehend aus dem Kondensator 51 und dem Wider­ stand 52, unterdrückt. Dieses RC-Glied liegt hierzu par­ allel zu der Relaiswicklung 26. Allerdings ist die zusätz­ liche Steuerung durch den Transistor 49 nicht unbedingt nötig.

Die Steuerung des Transistors 49 geschieht schließ­ lich über einen Ausgang 53 des Mikroprozessors 42.

Die Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 3 sieht im wesentlichen genauso aus, wie dies bereits im Zusammen­ hang mit den vorherige Ausführungsbeispielen erläutert wurde:

Für den stillstehenden Motor 1 sind beide Handtaster 13a und 13b losgelassen, so daß der Mikroprozessor 42 an seinen Eingängen 46b und 46a keine Spannung erhält. Er erzeugt daraufhin auch an seinem Ausgang 45 keine Zünd­ impulse für den Triac 5. Gleichzeitig zieht die Relais­ wicklung 26, weil stromlos, auch den Kontaktsatz 7 nicht an, der demzufolge geöffnet ist (an Stelle einer einpoli­ gen Abschaltung durch lediglich einen Kontaktsatz 7 kann auch eine allpolige Abschaltung verwendet werden, wie dies ohne weiteres ersichtlich ist).

Um den Motor 1 mit der einen oder der anderen Dreh­ richtung anlaufen zu lassen, betätigt der Benutzer entwe­ der den Handtaster 13a oder den Handtaster 13b, wodurch die Steuerspannung U entweder an den Eingang 46a oder an den Eingang 46b angelegt wird. Entsprechend dem spannungs­ führenden Eingang 46a oder 46b schaltet der Mikroprozessor 42 den Umschalter 39 über die Relaiswicklung 41 in die gezeigte Stellung oder die nicht gezeigte Stellung. Gleichzeitig mit dem Erzeugen dieses Drehrichtungssignals an den Eingängen 46a und 46b gelangt die Steuerspannung U über die eine der beiden Dioden 47 oder 48 zu dem Wider­ stand 23 und in der Folge auch an den Kondensator 24, der daraufhin auf die Steuerspannung U aufgeladen wird.

Das Einspeisen des Steuersignals in einen der beiden Eingänge 46a und 46b hat den Mikroprozessor 42 dazu ver­ anlaßt, an seinem Ausgang 53 ein Signal abzugeben, das den Transistor 49 in den leitenden Zustand schaltet. In Kom­ bination mit der auf die entsprechende Spannung angestie­ genen Ladespannung des Kondensators 24 erhält die Relais­ wicklung 26 Strom und beim Erreichen einer entsprechenden Spannungsschwelle überführt sie den Kontaktsatz 7 aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung, in der die beiden Kontakte 8 und 9 geschlossen sind. Damit ist die Stromver­ bindung von L1 über den Umschalter 39, den Motor 1 und den Kontaktsatz 7 zu der Phasenleitung L2 vorbereitet und der Mikroprozessor 42 kann durch Abgeben von Triggerimpulsen an seinem Ausgang 45 den Triac 5 triggern.

Bei der Mikroprozessorlösung besteht zusätzlich die Möglichkeit, den Phasenanschnittwinkel für den Triac 5 mit Hilfe des Mikroprozessors 42 zu steuern, um die Drehzahl des Motors 1 einzustellen.

Wenn der Benutzer den Motor 1 wiederum stillsetzen will, läßt er den vorher betätigten Handtaster 13a oder 13b los, womit umgehend die Steuerspannung an den Ein­ gängen 46a bzw. 46b verschwindet. Mit dem Verschwinden der Steuerspannung an diesen Eingängen 46a und 46b schaltet der Mikroprozessor 42 die Triggerimpulse für den Triac 5 ab, womit die Stromverbindung über den Motor stromlos wird. Nach einer entsprechenden Sicherheitszeit, die vorzugsweise wenigstens so groß ist wie eine Netzhalb­ schwingung zuzüglich einer bestimmten Sicherheitspause schaltet der Mikroprozessor 42 auch den Ausgang 53 ab, wodurch der Transistor 49 in den Sperrzustand übergeht. Der Strom durch die Relaiswicklung 26 wird abgeschaltet und der entstehende Überspannungsimpuls in der RC-Kom­ bination aus dem Kondensator 51 und dem Widerstand 52 auf für den Transistor 49 unschädliche Werte begrenzt wird. Das Abschalten des Transistors 49 hat zur Folge, daß die Relaiswicklung 26 den Kontaktsatz 7 nicht mehr betätigt, der in seine geöffnete Stellung zurückkehren kann.

Wie bei den vorherigen Beispielen hat der Kondensator 24 die Aufgabe, ausreichend Energie zu speichern, damit das Relais mit der Relaiswicklung 26 lange genug angezogen bleibt, um dem Triac 5 die Möglichkeit zu geben, den Stromfluß zu dem Motor 1 mit Sicherheit zu unterbrechen. Andernfalls könnte sonst ein unerwünschter Öffnungsfunke an dem Kontaktsatz 7 entstehen, der jedoch mit Hilfe des Triacs 5 an sich unterbunden werden soll.

Die Zeitglieder 11 und 12 sind in dem Mikroprozessor 42 als Programmteile realisiert.

Die beschriebene Schaltungsanordnung gestattet es, den Stromfluß zu einem leistungsfähigen Verbraucher mit Hilfe eines elektronischen Halbleiters zu schalten, wäh­ rend andererseits mit Hilfe eines miniaturisierten Kon­ taktsatzes eine erhöhte Sicherheit gegen Versagen des elektronischen Schalters oder gegen Fehlsteuerung dessel­ ben erreicht wird.

Claims (13)

1. Schaltungsanordnung zum Steuern eines Verbrauchers (1) bei einem elektrisch betriebenen Hubwerk oder elektrisch betrieben Fahrantrieb für ein Hubwerk,
mit wenigstens einem elektronischen Schalter (5), der mit dem Verbraucher (1) in Serie liegt und über den, wenn er leitend gesteuert ist, der Strom aus einer Spannungs­ quelle (L1, L2) zu dem Verbraucher (1) fließt,
mit wenigstens einem zu der Serienschaltung aus dem Verbraucher (1) und dem elektronischen Schalter (5) in Se­ rie liegenden mechanischen Kontaktsatz (7), der zwei Zustände aufweist, wobei in einem Zustand ein Stromfluß über den Kontaktsatz (7) möglich ist und in dem anderen Zu­ stand der Stromfluß unterbrochen ist,
mit einer Betätigungseinrichtung (10), die von minde­ stens einem Taster (13) gesteuert wird, der über ein Zeit­ glied (11) auf den mechanischen Kontaktsatz (7) und über ein zweites Zeitglied (12) auf den elektronischen Schalter (5) wirkt, so dass beim Betätigen des Tasters (13) das Ein­ schalten des elektronischen Schalters (5) gegenüber dem Einschalten des mechanischen Kontaktsatzes (7) sowie das Ausschalten des mechanischen Kontaktsatzes (7) gegenüber dem Ausschalten des elektronischen Schalters (5) verzögert wird, damit der mechanische Kontaktsatz (7) nur dann von einem Zustand in den anderen Zustand umschaltet, wenn sich der elektronische Schalter (5) in seinem gesperrten Zustand befindet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Verbraucher ein Elektromotor (1) ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Elektromotor (1) ein Universalmotor ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Elektromotor (1) ein Wechselstrommotor ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Elektromotor (1) ein mehrphasen Wechsel­ strommotor ist und dass für jede Phase ein Kontaktsatz (7) und ein elektronischer Schalter (5) vorgesehen ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) ein Fahr­ motor ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) ein Hub­ werksmotor ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Verbraucher ein Bremslüftemagnet ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der elektronische Schalter (5) einen Triac oder wenigstens einen Thyristor aufweist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der elektronische Schalter (5) zur Phasenan­ schnittsteuerung des Verbrauchers (1) vorgesehen ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Kontaktsatz (7) ein miniaturisierte Kontaktsatz ist, der derart unterdimensioniert ist, dass er lediglich den beim Betrieb des Verbrauchers (1) fließenden Strom tragen kann, nicht jedoch in der Lage ist, den Strom durch den Verbraucher (1) ein- und/oder abzuschalten, ohne dass er dadurch selbst beschädigt würde.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (10) wenigstens einen Elektromagneten (26, 31) aufweist, der zusammen mit dem Kontaktsatz (7) ein Relais bildet.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Zeitglieder (11, 12) zumindest zum Teil in einem Mikroprozessor (42) realisiert sind.