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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Anzeige des Betriebszustandes
eines Energieversorgungsnetzes, dessen Kabel mit einem kapazitiven
Meßpunkt
versehen ist, wobei diese Vorrichtung einen Gleichrichter, einen
Ladekondensator und eine periodisch blinkende Leuchtdiode aufweist.
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Nach
dem Stand der Technik sind kapazitive Meßpunkte als Normschnittstelle
in der E VDE 681, Teil 7, beschrieben, an die die weiteren Vorrichtungen,
beispielsweise zur Spannungsanzeige oder zur Phasenmessung, angeschlossen
werden können. Dabei
ist für
das angeschlossene Gerät
eine Nennimpedanz vorgesehen. Nur bei einem Abschluß mit dieser
Nennimpedanz werden am kapazitiven Meßpunkt die Nennwerte erreicht.
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Aus
der
DE 38 18 259 ist
eine Vorrichtung bekannt, die zur Spannungsanzeige an einem kapazitiven
Meßpunkt
vorgesehen ist. Diese Vorrichtung ist mit einer Batterie, einem
Schalter zur Aktivierung der Anzeige und einer blinkenden Anzeige-LED
ausgestattet. Da die Anlagen, in denen diese Vorrichtung eingesetzt
werden soll, für
einen langen, wartungsfreien Betrieb vorgesehen sind, ist der Einsatz
eines Gerätes
mit einer Batterie unzweckmäßig.
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Weiterhin
ist aus der
DE 37 27 950 eine
Vorrichtung bekannt, bei der über
einen Gleichrichter ein Kondensator geladen wird, an den ein spannungsgesteuerter
Oszillator angeschlossen ist, der wiederum eine optische Signalübertragung
steuert. Die dazu notwendige Energie wird dem Eingangssignal entnommen.
Für die
Anwendung zur Spannungsanzeige ist diese Anordnung nicht gut geeignet,
da das Ausgangssignal mit dem Auge nur sehr schlecht wahrzunehmen
ist.
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Eigentlich
soll ja nur eine deutliche Anzeige für "Spannung vorhanden" erscheinen. Bei diesem Gerät ist im
Signal eine eindeutige Unterscheidung zwischen den beiden Zuständen ohne
weitere Hilfsmittel nicht möglich.
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Mit
der
DE 44 13 697 ist
eine Vorrichtung zur optischen Span nungsanzeige bekannt geworden,
bei der ein Spannungstrigger einen Oszillator mit konstanter Frequenz
einschaltet, wodurch das Überschreiten
eines vorgegebenen Pegels durch eine mit konstanter Periode blinkende
LED angezeigt wird. Diese Vorrichtung arbeitet an einem kapazitiven Meßpunkt mit
einer niedrigen Quellimpedanz bestimmungsgemäß. In der vorgenannten VDE-Norm sind keine Vorgaben
für die
Quellimpedanz des kapazitiven Meßpunktes vorgegeben. Es sind
nur Vorschriften für
die Abschlußimpedanz
gemacht worden. Daher ist den Anlagenherstellern die Quellimpedanz des
kapazitiven Meßpunktes
freigestellt.
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Es
sind somit an Anlagen sowohl Quellimpedanzen zulässig, die klein gegenüber der
Abschlußimpedanz
sind, als auch Anlagen, bei denen die Quellimpedanz groß gegenüber der
Abschlußimpedanz
ist.
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Hat
der kapazitive Testpunkt eine Quellimpedanz, die nicht erheblich
kleiner als die Normabschlußimpedanz
ist, arbeitet die Vorrichtung nach
DE
44 13 697 nicht mehr bestimmungsgemäß. Bei dieser Größe der Quellimpedanz
arbeitet der kapazitive Testpunkt als Stromquelle, bei der die Klemmenspannung
nur bestimmt ist von der Größe der angeschlossenen
Abschlußimpedanz.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der beschriebenen
Art mit hoher Meßgenauigkeit
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei
lädt ein
Gleichrichter einen Kondensator auf, dem zur Erfassung des Eingangsstromes
eine Zeitstufe und ein Spannungstrigger nachgeschaltet sind, die über logische
Gatter alternativ einen Entladeschalter oder einen der Leuchtdiode
zugeordneten Schalter betätigen,
wobei sich Zeitstufe, Spannungstrigger und Logikgatter durch eine
extrem niedrige Ruhestromaufnahme auszeichen. Erfaßt wird
nicht nur die Spannung, sondern auch der Eingangsstrom.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von 1 und 2 der
Zeichnung erläutert.
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1 zeigt
das Schaltbild der neuartigen Vorrichtung,
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2 eine
besondere Ausführungsform.
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In 1 sind
mit 1a und 1b die Eingangsklemmen bezeichnet.
Der Eingang liegt an einem Gleichrichter 2, der vorzugsweise als
Brückengleichrichter
ausgebildet ist. Der gleichgerichtete Meßstrom lädt einen Kondensator 3 auf,
an de eine Zeitstufe 4 und ein Spannungstrigger 5 angeschlossen und.
Die Ausgänge
dieser beiden Elemente sind auf logische Gatter 6 und 7 geschaltet.
Das Gatter 6 betätigt
einen Entladeschalter 8 für den Kondensator 3. Das
Gatter 7 betätigt
einen weiteren Schalter 9, der in Reihe zu einer Leuchtdiode 10 liegt.
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Die
Zeitstufe 4 gibt mit einer fest vorgegebenen Zeitfolge
Rechteckimpulse ab, die den Gattern 6, 7 zugeleitet
werden. Der Spannungstrigger 5 schaltet durch, sobald die
Ladespannung des Kondensators 3 den Grenzwert des Triggers überschreitet.
Wenn also die Zeitstufe ein "Ja-Signal" abgibt und zu diesem
Zeitpunkt der Spannungstrigger 5 angesprochen hat, wird
das Gatter 7 aktiviert, das den Schalter 9 schließt. Damit
fließt
die gesamte im Kondensator 3 gespeicherte Elektrizitätsmenge über die
Leuchtdiode 10 ab. Ihr Lichtimpuls zeigt an, daß am Meßpunkt die
Hochspannung anliegt, daß also
die Anregekriterien erfüllt
sind.
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Nach
dem Zeitstufenimpuls beginnt erneut die Aufladung des Kondensators 3.
Ist die Spannung und/oder der vom Meßpunkt abgegebene Ladestrom so
gering, daß in
der Zeit zwischen zwei Impulsen der Zeitstufe 4 der Ansprechwert
des Spannungstriggers 5 nicht erreicht wird, kann das Gatter 7 nicht
ansprechen. Da aber der Spannungstrigger 5 einen negierenden
Eingang des Gatters 6 beaufschlagt, schaltet dieses Gatter
durch, wenn ein Zeitstufenimpuls anliegt und zugleich der Trigger 5 gesperrt
ist. In diesem Falle wird der Entladeschalter 8 geschlossen,
so daß der
Kondensator 3 entladen wird und ein neuer Ladezyklus beginnen
kann.
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Da
die an Meßpunkten
zur Verfügung
stehenden Ströme
sehr klein sind und die Elemente 4, 5, 6, 7 aus
dem Meßstrom
gespeist werden, muß man Elemente
mit sehr niedriger Ruhestromaufnahme auswählen, weil sonst der Meßvorgang
zu sehr verfälscht
würde.
Der Ruhestrom muß also
klein sein gegenüber
dem nominalen Ein gangsstrom.
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Wenn
die beschriebene Vorrichtung an Meßpunkten an nicht normgerechten
Schnittstellen mit niedriger Spannung eingesetzt werden soll, wird
vorgeschlagen, den Gleichrichter 2 als Spannungsdoppler
auszubilden.
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Wenn
die erfindungsgemäße Vorrichtung
an einer Schnittstelle mit einer hohen Spannung betrieben werden
soll, ist es vorteilhaft, die Schaltung entsprechend 2 abzuwandeln.
Die Schaltung entspricht in den Grundzügen der 1. An die
Stelle des Gleichrichters 2 und des Kondensators 3 tritt
jedoch eine Zusammenschaltung von Kapazitäten und Dioden derart, daß die Kapazitäten bei
der Aufladung in Reihe und bei der Entladung parallel geschaltet sind.
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In 2 sind
zwischen den Leitern 16 und 17 zwei Kapazitäten 3a und 3b mit
einer dazwischenliegenden Diode 11 vorgesehen. Eine weitere
Diode 12 liegt parallel zu der Reihenschaltung aus Diode 11 und
Kapazität 3b.
Zusätzlich
ist eine Diode 13 parallel zu den Elementen 11 und 3a vorgesehen.
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Zwischen
der Eingangsklemme 1a und dem Leiter 1b ist eine
Diode 14 angeordnet, eine weitere Diode 15 zwischen
der Klemme 1b und dem Leiter 17. Diese beiden
Dioden bewirken, daß nur
die positiven Halbwellen der Eingangsspannung durchgelassen und
gespeichert werden.
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Wenn
an den Klemmen 1a, 1b eine Wechselspannung anliegt,
fließt
ein Ladestrom über
die Diode 14, die Kapazität 3a, die Dioode 11,
die Kapazität 3b und
die Diode 15. Dabei wird zwischen den Leitern 16 und 17 eine
Ladespannung aufgebaut, deren Anstieg von der Impedanz der Quelle,
also dem Meßpunkt,
abhängt.
Wenn jetzt beim Auftreten eines Zeitstufenimpulses der Schalter 8 oder 9 betätigt wird und
die Entladung einsetzt, fließt
die in der Kapazität 3a gespeicherte
Elektrizitätsmenge über die
Diode 12 ab. Zugleich entlädt sich die Kapazität 3b über die Diode 13.
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Somit
sind bei der Entladung die Kapazitäten 3a und 3b parallelgeschaltet,
was zu einer Halbierung der Spannung und zu einer Verdopplung des Stromes
führt.
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Durch
die beschriebene Schaltung gelingt es, Schnittstellen mit hoher
Spannung besser an die relativ niedrige Spannung der Leuchtdiode 10 anzupassen.
Der größere Entladestrom
verbessert die Lichtausbeute.
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Die
in dem Ausführungsbeispiel
genannten Dioden 11–13 können durch
andere elektronische Schalter ersetzt werden.
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Ferner
können
die genannten Leuchtdioden ersetzt werden durch Laserdioden, Glimmlampen, Blitzlampen,
Flüssigkristallanzeigen
oder Elektroluminiszenzfolie. Auch eine akustische Anzeige wäre denkbar.
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- 1a,
1b
- Eingangsklemmen
- 2
- Gleichrichter
- 3
- Kondensator
- 3a,
3b
- Kapazitäten
- 4
- Zeitstufe
- 5
- Spannungstrigger
- 6,
7
- logische
Gatter
- 8
- Entladeschalter
- 9
- Schalter
- 10
- Leuchtdiode
- 11–15
- Dioden
- 16,
17
- Leiter