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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein ein Überwachungssystem
für eine
Schaltung mit mehreren Thermistoren (wärmeempfindlichen Widerständen), und
mit einer lichtemittierenden Diode (nachstehend "LED") zur Überwachung
der Schaltung, welche mehrere Thermistoren einer Art aufweist, beispielsweise
Thermistoren mit positivem Temperaturkoeffizienten (nachstehend
"PTC"), Thermistoren mit kritischer Temperatur (nachstehend "CTR"),
oder Thermistoren mit negativem Temperaturkoeffizienten (nachstehend
"NTC"), zur Anzeige eines Betriebszustands der Thermistoren, bei
welchem angezeigt wird, falls dies der Fall ist, wenn ein Thermistor
einen wesentlich geänderten
Widerstandswert im Vergleich zum Normalzustand auf feststellbare
Art und Weise aufweist.
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Der Begriff Thermistor ist ein Oberbegriff
für elektronische
Bauteile, die jeweils einen Halbleiter aufweisen, der extrem temperaturempfindlich
ist, so daß sich
sein elektrischer Widerstandswert erheblich in Abhängigkeit
von der Temperatur im Vergleich zu einem Zustand in einem Temperaturbereich
unter normalen Arbeitsbedingungen ändert, und der einen nicht-linearen
Temperaturkoeffizienten aufweist, der beim PTC positiv bzw. beim
NTC negativ ist, bzw. beim CTR bei einer kritischen Temperatur plötzlich absinkt.
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Thermistoren haben einen weiten Einsatzbereich,
wobei sie häufig
in Form einer Schaltung verwendet werden, welche mit einer oder
mehreren LEDs überwacht
wird. Eine derartige Schaltung weist mehrere identische Thermistoren
auf, wobei diese entweder miteinander verbunden sind oder auch nicht.
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Beispielsweise werden PTCs zum Schutz von
Lasten in einem elektrischen System verwendet, und gelegentlich
leiten einige PTCs hohe Ströme, etwa
infolge einer Störung
bei der Last, die einen Kurzschluß aufweisen kann, wodurch sich
ihre Temperatur erhöht,
und sie in ihren anscheinend geöffneten
Zustand gelangen, so daß sie
den Fluß des durchfließenden Stroms
unterbrechen. Eine derartige PTC-Schaltung benötigt eine Überwachung auf solche Weise,
daß der
jeweilige PTC identifiziert werden kann, der automatisch so betätigt wurde,
daß er anscheinend
geöffnet
hat.
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1 zeigt
ein konventionelles Überwachungssystem
mit PTCs, das aus der
JP-6-335159
A bekannt ist, in vereinfachter Form, und
2 ein weiteres konventionelles Überwachungssystem
mit PTCs.
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Das konventionelle System gemäß 1 weist ein Paar von Monitorschaltungen 2a + 3a, 2b + 3b auf,
die jeweils eine LED 2a oder 2b und einen hiermit
in Reihe geschalteten Widerstand 3a oder 3b aufweisen.
Die Monitorschaltungen 2a + 3a, 2b + 3b sind
jeweils über
einen entsprechenden von zwei PTCs 1a, 1b geschaltet,
die in einem Paar elektrischer Schaltungen angebracht sind, die
parallel zwischen eine Spannungsversorgung und Masse geschaltet
sind. Die elektrischen Schaltungen weisen jeweils eine elektrische
Last 4a oder 4b auf, und ein PTC 1a oder 1b ist
mit dieser in Reihe geschaltet.
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Wenn der PTC 1a oder 1b beispielsweise
bei einem Kurzschluß in
der zugehörigen
Last betrieben wird, weist die entsprechende, 2a oder 2b,
der beiden LEDs eine geänderte
Helligkeit auf, da sich der durch sie fließende Strom ändert, wodurch
der Betriebszustand des PTC 1a oder 1b angezeigt
wird.
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Das konventionelle System von 2 überwacht ebenfalls zwei PTCs 1a, 1b,
die in einem Paar elektrischer Schaltungen. angebracht sind, die
parallel zwischen eine Spannungsversorgung und Masse geschaltet
sind, wobei die elektrischen Schaltungen jeweils eine elektrische
Last 4a oder 4b aufweisen. Dieses System weist
allerdings eine einzige Monitorschaltung auf, die aus einer Reihenschaltung
aus einer LED 2 und einem Widerstand 3 besteht.
Die Monitorschaltung ist am Ende ihres positiven Pols mit dem Spannungsversorgungsende
jedes PTC 1a, 1b verbunden, und am Ende ihres
Negativpols über
eine Vorwärtsdiode 5a, 5b an
ein Lastende des PTC 1a, 1b angeschlossen.
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Wenn entweder der PTC 1a oder 1b betätigt wird,
weist die LED 2 eine geänderte
Helligkeit auf, was den Betriebszustand der Kombination der PTCs 1a und 1b anzeigt.
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In dem erstgenannten System werden
zwei PTCs einzeln durch zwei LEDs überwacht, was bedeutet, daß jede Erhöhung der
Anzahl der PTCs es erfordert, eine entsprechende Erhöhung der
Anzahl an LEDs vorzusehen, was eine unerwünschte Erhöhung der Anzahl an Schaltungsbauteilen
mit entsprechenden Kostenfolgen hervorruft.
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In dem letztgenannten System werden
zwei PTCs durch eine gemeinsame, einzelne LED überwacht, so daß nicht
identifiziert werden kann, welcher PTC so betätigt wurde, daß er anscheinend
geöffnet hat.
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Ähnliche
Umstände
gelten für
andere Thermistoren.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der
voranstehend geschilderten Umstände
entwickelt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht daher in der Bereitstellung eines Überwachungssystems zur Überwachung
einer Schaltung mit mehreren Thermistoren, welches es gestattet, daß ein betätigter Thermistor
identifiziert werden kann.
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Die Aufgabe wird durch ein Überwachungssystem
mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Gemäß der Erfindung weist die Schaltung
N Thermistoren auf, und kann eine gemeinsame LED mit einem von M
unterschiedlichen Strömen
betrieben werden, um einen Arbeitszustand der Schaltung auf eine
von M unterschiedlichen Arten anzuzeigen, wobei M nicht kleiner
als N ist.
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Daher sind N der M unterschiedlichen
Arten dazu einsetzbar, N unterschiedliche Zustände der Schaltung anzuzeigen,
die jeweils einen identifizierten Thermistor repräsentieren,
der durch Wärmeeinfluß betätigt wurde.
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So kann beispielsweise die gemeinsame LED
einen normalen Zustand des Thermistornetzwerks auf eine Art anzeigen,
die sich von den N Arten unterscheidet, die zur Anzeige von durch Wärmeeinwirkung
betätigten
Zuständen
der N Thermistoren verwendet werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 ein
Schaltbild eines konventionellen Überwachungssystems, welches
bei einem typischen Schaltungssystem eingesetzt wird, das mit zwei
PTCs für
seinen Schutz versehen ist;
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2 ein
Schaltbild eines weiteren konventionellen Überwachungssystems, wie es
bei einem ähnlichen
Schaltungssystem wie in 1 eingesetzt wird;
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3 ein
Schaltbild eines Überwachungssystems
mit PTCs gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, im Einsatz bei einem entsprechenden Schaltungssystem
wie in 1;
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4 ein
Schaltbild eines Überwachungssystems
mit PTCs gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung, welches bei einem anderen typischen Schaltungssystem
eingesetzt wird, welches drei PTCs für seinen Schutz aufweist;
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5 eine
Tabelle der Beziehungen zwischen Widerstandswertverhältnissen
und Anzeigefarben des Systems von 4;
und
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6 ein
Schaltbild eines Überwachungssystems
zum Überwachen
von drei NTCs gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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Bei der nachstehenden Beschreibung
der bevorzugten. Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
werden gleiche oder entsprechende Teile durch gleiche oder entsprechende
Bezugszeichen bezeichnet.
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3 zeigt
ein PTC-Überwachungssystem gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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Wie aus 3 hervorgeht, weist das Überwachungssystem
eine LED 2 auf, die an ihrem Ende des Positivpols 2a über eine
Leiterschaltung 10a an das positive Polende (+) eines ersten
PTC 1a angeschlossen ist, und über eine andere Leiterschaltung 10b an
das positive Polende (+) eines zweiten PTC 1b, und ein
Paar von Schaltungsteilen 11a, 11b, welche ein
negatives Polende 2b der LED 2 mit jeweils dem
zugehörigen
negativen Polende (–)
des ersten bzw. zweiten PTC 1a, 1b verbinden.
Die Schaltungsteile 11a, 11b weisen jeweils einen
Begrenzungswiderstand 3a, 3b und eine hiermit
in Reihe geschaltete Diode 5a, 5b auf. Die jeweilige
Vorwärtsrichtung
der Dioden 5a, 5b bzw. der LED 2 sind
so gewählt,
daß sie
der Flußrichtung
des elektrischen Stroms entsprechen, der hindurchgehen soll.
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Anders ausgedrückt weist das System eine Reihenschaltung
auf, die aus der LED 2, dem Widerstand 3a und
der Diode 5a besteht, und parallel zum ersten PTC 1a geschaltet
ist, während
die LED 2 an ihrem stromabwärtigen Ende 2b über den Widerstand 3b und
die Diode 5b an das stromabwärtige Ende (–) des zweiten
PTC 1b angeschlossen ist.
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Die Widerstände 3a, 3b weisen
voneinander verschiedene Widerstandswerte R1, R2 auf. Die Widerstandswerte
R1, R2 sind ausreichend größer als der
Innenwiderstand der LED 2 bzw. der Dioden 5a, 5b,
um einen stabilen Betrieb dieser Bauteile sicherzustellen.
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Der erste und zweite PTCs 1a bzw. 1b weist jeweils
eine wärmeempfindliche
Diode auf, mit identischem Innenwiderstand unter gegebenen Umständen, mit
im wesentlichen gleicher Temperaturverteilung. Die Widerstandswerte
in der LED 2 und der Diode 5a bzw. 5b sind
sehr klein und im wesentlichen unempfindlich auf die Umgebungstemperatur.
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Der erste und zweite PTC 1a, 1b sind
in einer ersten bzw. zweiten elektrischen Schaltung angebracht,
die jeweils zwischen eine Spannungsversorgung und Masse geschaltet
sind. Die erste und zweite elektrische Schaltung weist eine erste
bzw. zweite elektrische Last 4a bzw. 4b auf, die
jeweils in Reihe zum zugehörigen
PTC geschaltet ist. Bei den Lasten 4a, 4b ist
deren Widerstandswert erheblich höher als der Innenwiderstand
des zugehörigen
PTC 1a bzw. 1b. Zur Erleichterung des Verständnisses
weisen hier die Lasten 4a, 4b einen im wesentlichen
identischen Widerstandswert auf, jedoch muß dies nicht der Fall sein.
Die PTCs 1a, 1b schützen jeweils die zugehörige elektrische
Schaltung gegen einen Überstrom
infolge einer Kurzschlußstörung an
der Last 4a bzw. 4b.
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Während
sich die PTCs 1a, 1b in ihrem normalen Arbeitszustand
befinden, weisen die zu schützenden
elektrischen Schaltungen jeweils im wesentlichen gleichmäßige Spannungsabfälle über dem PTC 1a bzw. 1b auf,
da die Widerstandswerte R1, R2 so gewählt sind, daß die gesamte
Schaltung einschließlich
der PTCs und der LED berücksichtigt wird,
also die Widerstandswerte sämtlicher
zugehöriger
elektrische Bauteile berücksichtigt
werden, beispielsweise der Bauteile 1a, 1b, 2, 4a, 4b, 5a und 5b, sowie
die Schaltungsimpedanzen. Dann wird durch die LED 2 ein
relativ kleiner Normalstrom hindurchgeleitet, der im wesentlichen
im Verhältnis
von R2 zu R1 aufgeteilt wird, also durch die Widerstände 3a, 3b fließt. Die
LED 2 stellt eine Anzeige mit normaler niedriger Helligkeit
entsprechend dem Normalstrom zur Verfügung.
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Wenn beispielsweise die erste Last 4a eine Störung aufweist,
wird ein Kurzschlußstrom
durch den ersten PTC 1a hindurchgeleitet, also durch den wärmeempfindlichen
Halbleiter in diesem PTC, was zu einer plötzlichen Temperaturerhöhung bei
dem Halbleiter führt,
dessen Widerstandswert sich daher schnell erhöht, so daß er anscheinend öffnet. Wenn die
erste Schaltung an der Last 4a kurzgeschlossen wird, und
die mit der Last 4b versehene zweite Schaltung normal arbeitet,
wird die Spannungsquellenspannung an die Reihenschaltung aus LED 2,
Widerstand 3a und Diode 5a angelegt, und im wesentlichen über einen
Spannungsabfall über
dem Widerstand 3a mit dem Widerstandswert R1 abgefangen,
so daß ein
relativ hoher entsprechender Strom durch die LED 2 fließt, die
daher mit relativ hoher Helligkeit leuchtet.
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Auch in jenem Fall, in welchem die
zweite Last 4b eine Störung
aufweist, wird durch die LED 2 ein relativ hoher Strom
hindurchgeleitet, im wesentlichen in Abhängigkeit von dem Widerstandswert
R2 des Widerstands 3b. Da sich jedoch dieser Widerstandswert
R2 von dem Widerstandswert R1 unterscheidet, unterscheidet sich
der hindurchgeleitete Strom von jenem im Falle einer Störung an
der Last 4a, und weist daher die LED 2 eine unterschiedliche Helligkeit
auf.
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Wenn eine Anzeigeplatte der LED 2 durch ein
darin befindliches Lichtemissionselement mit einer von zwei unterschiedlichen
Helligkeitsintensitäten
beleuchtet wird, kann man mit einem Blick feststellen, welcher PTC
durch Wärmeeinwirkung
betätigt
wurde, also 1a oder 1b, also ob die. Last 4a oder 4b eine
Störung
aufweist, und kann sofortige Maßnahmen
ergreifen, um die eine Störung
aufweisende Last 4a oder 4b zu reparieren.
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Die Widerstandswerte R1 und R2 sind
vorzugsweise so gewählt,
daß der
Bereich des Verhältnisses
von R1/R2 in der Nähe
von 1/2 liegt, um eine bessere Unterscheidung der Helligkeiten zu
ermöglichen.
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Die Widerstandswerte R1 und R2 werden vorzugsweise
in Abhängigkeit
von der Kapazität
oder Leistung der LED 2 gewählt, also zwischen 200 Ω bis 300 Ω für R1 und
200 Ω bis
600 Ω für R2. Kleine
Widerstandswerte führen
zum Fließen
von. hohen Strömen,
so daß die
LED 2 in einen Sättigungszustand gelangen
kann, was es schwierig macht, unterschiedliche Helligkeiten zu unterscheiden.
Große
Widerstandswerte führen
zum Fließen
kleiner Ströme, so
daß die
LED 2 eine unzureichende Helligkeit für eine einfache Überwachung
aufweisen kann.
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Gemäß der ersten Ausführungsform
werden zwei PTCs 1a, 1b mit einem helligkeitskodierten Überwachungssystem überwacht,
welches eine einzige gemeinsame LED 2 aufweist, was es gestattet, entsprechend
der Helligkeit festzustellen, welcher PTC, nämlich 1a oder 1b,
durch Wärmeeinwirkung betätigt wurde.
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4 zeigt
ein farbkodiertes Überwachungssystem
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung, welches bei drei PTCs eingesetzt wird, nämlich einen
ersten, zweiten und dritten PTC 1a, 1b, 1c,
die in einem elektrischen System angebracht sind, welches aus einer
ersten, zweiten und dritten elektrischen Schaltung besteht, wobei
drei Lasten 4a, 4b, 4c vorgesehen sind,
die durch die in Reihenschaltung angeschlossenen PTCs 1a, 1b, 1c geschützt werden. 5 gibt die Beziehung zwischen
den Widerstandswertverhältnissen
und den Anzeigefarben des Überwachungssystems
von 4 an.
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Wie aus 4 hervorgeht, verwendet das PTC-Überwachungssystem eine gemeinsame
LED 2 eines stromgesteuerten dichromatischen Typs, der für eine Farbkodierung
unter Verwendung eines Paars aus Primärfarben, beispielsweise Rot
und Grün,
und eines dazwischen befindlichen Mischtons, beispielsweise Gelb,
einsetzbar ist. Die Farbtonsteuerung wird dadurch erzielt, daß ein entsprechendes Verhältnis zwischen
Strömen
eingesetzt wird, die durch eine R-Klemme (Rot-Klemme) 6 und
eine G-Klemme (Grün-Klemme)
am Negativpol 2b der LED 2 fließen. Die
R- und G-Klemmen 6, 7 sind über Dioden 8a, 8b; 8c, 8d; 8e, 8f und
Begrenzungswiderstände 9a, 9b; 9c, 9d; 9e, 9f an
die negativen Polenden (–)
des ersten, zweiten bzw. dritten PTC 1a, 1b bzw. 1c angeschlossen.
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Genauer gesagt weist das Überwachungssystem
die LED 2 auf, die an ihrem Positivpolende 2a über eine
Leiterschaltung 10a an ein Positivpolende (+) des ersten
PTC 1a angeschlossen ist, über eine weitere Leiterschaltung 10b an
ein Positivpolende (+) des zweiten PTC 1b, und über eine
weitere Leiterschaltung 10c an ein Positivpolende (+) des
dritten PTC 1c, sowie ein Paar dreifacher Verzweigungsschaltungen 6a, 6b, 6c; 7a, 7b, 7c,
welche das Negativpolende 2b der LED 2 mit dem
jeweiligen Negativpolende (–)
des ersten, zweiten bzw. dritten PTC 1a, 1b, 1c verbinden.
Die Abzweigschaltungen 6a, 6b, 6c; 7a, 7b, 7c bestehen
jeweils aus einer Reihenschaltung aus Dioden 8a, 8c, 8e; 8b, 8d, 8f und
Begrenzungswiderständen 9a, 9c, 9e; 9b, 9d, 9f.
Bei den Dioden 8a bis 8f und bei der. LED 2 ist
die jeweilige Vorwärts-
oder Durchlaßrichtung
entsprechend der Richtung des hindurchgehenden elektrischen Stroms
gewählt.
Die Anschlüsse
für die
R- und G-Klemme 6, 7 können vertauscht werden.
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Wie in 5 ausgeführt ist,
sind bei den Begrenzungswiderständen 9a, 9b; 9c, 9d; 9e, 9f bei
der Verbindung von der R- und G-Klemme mit der ersten, zweiten und
dritten elektrischen Schaltung deren Widerstandswerte R1, R2; R3,
R4; und R5, R6 im Verhältnis
von R1 zu R2; R3 zu R4; und R5 zu R6 so gewählt, daß ein Wert von 500 zum anscheinenden Öffnen vorhanden
ist; ein Wert von 500 zu 500; und ein Wert von anscheinend offen
zu 500, für
eine rote Anzeige des ersten PTC 1a, eine gelbe Anzeige
des zweiten PTC 1b, bzw. eine grüne Anzeige des dritten PTC 1c.
Die Widerstandsverhältnisse
können
allerdings für
andere Kombinationen unterschiedlicher Farbtöne anders gewählt werden.
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Bei der zweiten Ausführungsform,
welche eine dichromatische LED verwendet, gestatten mögliche Änderungen
von Farbtönen
die Überwachung mehrerer
PTCs auf identifizierbare Weise.
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Bei den voranstehenden Ausführungsformen wurde
jeweils die geringstmögliche
Anzahl an PTCs, die überwacht
werden sollen, angenommen, jedoch nur zur Erleichterung des Verständnisses
der Erfindung. Es sollte jedoch deutlich geworden werden, daß die Anzahl
an PTCs erhöht
werden kann, so daß sie
auf entsprechende Weise durch eine gemeinsame LED überwacht
werden können,
also durch Anschluß der
gemeinsamen LED parallel zu den jeweiligen PTCs, wobei eine erhöhte Anzahl
an Verbindungsschaltungen dazwischen jeweils einen unterschiedlichen
Widerstandswert und ein Rückwärtsstromsperrelement
aufweist, das in Reihe geschaltet ist.
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Diese Verbindungsschaltungen insgesamt können als
entsprechende Schaltung ausgelegt sein, unter Berücksichtigung
zugehöriger
elektrischer Schaltungen, in welchen die PTCs für deren Schutz vorgesehen sind.
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Ein Überwachungssystem zur Überwachung mehrerer
PTCs gemäß der vorliegenden
Erfindung kann daher aufweisen: eine Schaltung, die auf ein jeweiliges
unter einer bestimmten Anzahl an Betätigungsmustern der PTCs reagiert,
die sich voneinander unterscheiden, und mehrere erste Muster umfassen,
die jeweils einen Betätigungszustand
eines entsprechenden PTC repräsentieren,
der durch Wärmeeinwirkung
betätigt
wird, zur Bereitstellung eines Signals mit einem entsprechenden
unter einer bestimmten Anzahl an Signalzuständen, welche jeweils ein Betätigungsmuster
darstellen; und eine gemeinsame LED, die durch das Signal mit einem
jeweiligen Signalzustand betrieben werden kann, um eine identifizierbare
Anzeige in Bezug auf eine Anzeige durch das Signal mit irgendeinem
anderen Signalzustand zur Verfügung
zu stellen.
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Weiterhin kann in einem derartigen PTC-Überwachungssystem
die bestimmte Anzahl an Betätigungszuständen vorzugsweise
ein zweites Muster umfassen, welches einen normalen Betätigungszustand
der PTCs wiedergibt.
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6 zeigt
ein Überwachungssystem
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung, welches bei drei NTCs 101a, 101b, 101c vorgesehen wird,
die als Energieliefertemperaturdetektoren in einem elektrischen
System angebracht sein können, welches
drei wärmeempfindliche
Lasten 4a, 4b, 4c aufweist, die unterschiedlichen
Einflüssen
ausgesetzt sind, und einzeln dazu angepaßt sind, in einem Temperaturbereich
zu arbeiten, der eine Schwelle überschreitet,
wobei sie immer mehr Energie verbrauchen.
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Die dritte Ausführungsform weist die gleiche Schaltungsanordnung
auf wie die zweite Ausführungsform,
was auch die Verwendung einer stromgesteuerten dichromatischen gemeinsamen
LED 2 betrifft.
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Die NTCs können durch drei CTRs ersetzt werden.
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Zwar wurden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung bestimmter Begriffe
beschrieben, jedoch wird darauf hingewiesen, daß diese Art der Beschreibung
nur zur Erleichterung des Verständnisses
der vorliegenden Erfindung erfolgte, und daß sich Änderungen und Variationen vornehmen
lassen, ohne vom Wesen oder Umfang der Erfindung abzuweichen, die
sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben
und von den beigefügten
Patentansprüchen umfaßt sein
sollen.