DE2451907C2

DE2451907C2 - Schaltungsanordnung zur Überwachung von zwei Ruhestromschleifen auf Unterbrechung und Kurzschluß

Info

Publication number: DE2451907C2
Application number: DE2451907A
Authority: DE
Inventors: Hartwig Dipl.-Ing. 2409 Scharbeutz Beyersdorf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-10-31
Filing date: 1974-10-31
Publication date: 1981-11-12
Also published as: SE402170B; DK142559B; ATA570875A; CA1029094A; DK142559C; DK395975A; FR2289982A1; FR2289982B1; AT350943B; DE2451907B1; NL7512832A; IT1044021B; NL165866B; ES441936A1; NL165866C; US4037220A; GB1470727A; SE7512113L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bekannt (DE-OS 20 56 733). Hierbei ist eine Gleichspannungsquelle verwendet, und eine Unterbrechung der einen Schleife führt zu einer Erhöhung des an einem Schaltungspunkt der zugeordneten Widerstandsschaltung abgenommenen Potentials, während eine Unterbrechung der anderen Schleife zu einer Verringerung des an dem Schaltungspunkt der anderen Widerstandsschaltung abgenommenen Potentials führt Damit sowohl die Erhöhung des einen Potentials als auch die Verringerung des anderen Potentials jeweils zu einer gleichartigen Änderung des Leitfähigkeitszustands desselben elektronischen Schaltelements, eines bipolaren Transistors, fährt, wird im einen Fall der Richtungssinn der Potentialänderung durch einen zwischengeschalteten, als Umkehrverstärker wirkenden weiteren bipolaren Transistor umgekehrt, und die von den Schaltungspunkten der beiden Widerstandsschaltungen abgenommenen, als Steuersignale dienenden Potentiale werden dem gemeinsamen elektronischen Schaltelement zur Entkopplung über Dioden zugeführt. Der als Umkehrverstärker dienende weitere Transistor und die Entkopplungsdioden bedingen einen entsprechenden Bauaufwand. Dieser Bauaufwand wird zusätzlich auch noch dadurch erhöht, daß zur Erfassung auch von Kurzschlüssen zwischen den beiden Schleifen weitere Entkopplungsdioden erforderlich sind, die in den Verbindungsleitungen zwischen den beiden Widerstandsschaltungen und der Steuerelektrode des gemeinsamen elektronischen Schaltelements liegen.

Es ist weiter eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von zwei Ruhestromschleifen einer Feueralarmeinrichtung bekannt (US-PS 28 71 466), wobei ein Ende jeder Schleife mit jeweils einem Pol einer Spannungsquelle und das andere Ende jeder Schleife über jeweils eine Widerstandsschaltung mit dem mit der Spannungsquelle verbundenen Ende der jeweils anderen Schleife verbunden ist. Hierbei sind zur Erfassung von Bränden die Widerstandswerte der Schleifen in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur veränderlich, und zur Erfassung solcher Widerstandsänderungen ist eine aus der Reihenschaltung eines Widerstands, eines Relais und eines Kondensators bestehende Differentiationsschaltung zwischen Schaltungspunkte der Widerstandsschaltungen derart eingeschaltet, daß die Schleifen und die Widerstandsschaltungen eine Brücke bilden, in deren Meßdiagonalen die genannte Differentiationsschaltung liegt. Bei einer Unterbrechung mindestens einer der Schleifen ergibt sich ein mittels der Differentiationsschaltung auswertbarer Spannungssprung an der Meßdiagonalen, jedoch wird durch besondere Schaltungsmaßnahmen ein Ansprechen des Relais der Differentiationsschaltung im Faile einer Unterbrechung verhindert, und zur Erfassung von Unterbrechungen der Schleifen sind zwei Relais vorgesehen, von denen jeweils eines zwischen Teilwiderst.ände einer Widerstandsschaltung derart eingeschaltet ist, daß es in einem Brückenzweig liegt, der demjenigen benachbart ist, in dem die zugeordnete Schleife liegt Die beiden Relais bedeuten einen beträchtlichen Schaltungsaufwand, der auch bei Verwendung: elektronischer Schaltelemente nicht entscheidend verringert werden könnte. Zur Überwachung auch von Kurzschlüssen zwischen den beiden Schleifen ist die bekannte Schaltungsanordnung zwar nicht bestimmt, jedoch würde ein Kurzschluß zwischen den beiden Schleifen zu einem Spannungssprung an der Meßdiagonalen der Brückenschaltung führen, der mittels der in sie eingeschalteten Diffe.-entiationsschaltung erfaßbar wäre. Die Differentiationsschaltung erfordert einen gewissen Bauaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei der eine gleichzeitige Überwachung von zwei normalerweise auf verschiedenen Potentialen liegenden Ruhestromschleifen in baulich einfachster Weise erfolgt.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ausgebildet ist.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist grundsätzlich nur ein einziges elektronisches Schaltelement in Gestalt eines selbstleitenden Feldeffekttransistors zur Überwachung sowohl auf Unterbrechung als auch auf Kurzschluß zwischen den Schleifen erforderlich. Führt beispielsweise bei Gleichstromspeisung eine Unterbrechung der einen Schleife zu einem Abfall des Potentials der zugeordneten Widerstandsschaltung und eine Unterbrechung der anderen Schleife zu einer Erhöhung des Potentials der zugeordneten Widerstandsschaltung, so kann im ersten Fall die in der Steuerstrecke liegende Hauptelektrode des Feldeffekttransistors stärker negativ als die Steuerelektrode und im zweiten Fall die Steuerelektrode stärker positiv als die genannte Hauptelektrode gemacht werden, so daß in jedem Fall eine gleichartige Veränderung der Steuerspannung und damit ein Leitendwerden des Feldeffekttransistors erzielt wird. Ein Kurzschluß zwischen den beiden Schleifen führt dazu, daß die Spannung zwischen ihnen und damit auch die Steuerspannung des Feldeffekttransistors zumindest annähernd zu Null ν ird, wodurch aufgrund dessen, daß der Feldeffekttransistor vom selbstleitenden Typ ist, ebenfalls das Leitendwerden des Feldeffekttransistors bewirkt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von zwei Ruhestromschleifen, bei der die Maßnahmen gemäß der Erfindung anwendbar sind,
F i g. 2,3,4 und 5 bei der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 verwendbare, gemäß der Erfindung ausgebildete Zentralen,

F i g. 2A, 3A und 4A Wertetabellen zur Erläuterung der in den Zentralen gemäß F i g. 2, 3 bzw. 4 oder 5 auftretenden Potentialänderungen,

so Fig.6 bis 9 Anordnungen von Ruhestromschleifen zum alternativen Gebrauch bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1.

In F i g. 1 ist eine Zentrale Z von einer Spannungsquelle Ge gespeist, die an die Klemmen 10, 12 angeschlossen ist. Eine erste Schleife S\ ist an Klemmen 14,16 und eine zweite Schleife Si an Klemmen 18,20 der Zentrale Z angeschlossen. Die Schleifen Si, Si sind jeweils von zwei am Ende eines Kabels 22 bzw. 24 miteinander verbundenen Leitern 26, 28 bzw. 30, 32 dieser Kabel 22, 24 gebildet, und in die Schleifen Si, S₂ sind Detektoren Di eingeschaltet, die beispielsweise zur Einbruchs- oder Feueralarmgebung dienen und die einer normalerweise geschlossenen, im Meldefall geöffneten Kontakt aufweisen. In der Zentrale Z kann damit ein Ansprechen eines der Detektoren D\ ebenso überwacht werden wie ein Drahtbruch der Schleifen Si, Si- Weiter kann in noch zu beschreibender Weise auch ein Kurzschluß zwischen den Schleifen Si, Si in der

Zentrale Zerfaßt werden.

F i g. 2 zeigt ein hinsichtlich des Schaltungsaufwands besonders einfaches Ausführungsbeispiel der Zentrale Z (F i g. 1). Da die Klemmen 10,14 miteinander verbunden sind, ist das in F i g. 1 obere Ende der Schleife Si unmittelbar m^;t einem Pol der Spannungsquelle Ge verbunden. Das andere, in F i g. 1 untere Ende der Schleife Si ist über die Klemme 16 und einen Schaltungspunkt a sowie über die von einem einzigen Widerstand R\ gebildete Widerstandsschaltung mit den miteinander verbundenen Klemmen 12, 20 verbunden. In entsprechender Weise ist das in F i g. 1 untere Ende der Schleife Sb über die genannten Klemmen 20,12 mit einem Pol der Spannungsquelle Ge verbunden, während das in F i g. 1 obere Ende der Schleife S2 über die Klemme 18, einen Schaltungspunkt cund eine aus einem einzigen Widerstand R₂ bestehende Widerstandsschaltung mit den Klemmen 10,14 verbunden ist.

Als elektronisches Schaltelement ist ein selbstleitender Feldeffekttransistor Ti vorgesehen. Es handelt sich hierbei zweckmäßig, wie beim Ausführungsbeispiel, um einen MOSFET, bei dem die Steuerelektrode G durch eine Silizium-Oxid-Schicht von der Hauptstromstrecke, der Kanalstromstrecke, getrennt ist, wodurch sich ein geringer Steuerstrom ergibt. Die Quellenelektrode S ist an einen Schaltungspunkt b angeschlossen, der identisch ist mit demjenigen Schaltungspunkt a, an dem der eine Widerstandsschaltung bildende Widerstand R\ mit dem der Spannungsquelle Ge abgewandten Ende der Schleife S\ verbunden ist. Die Steuerelektrode G des Feldeffekttransistors T₂ ist an einen Schaltungspunkt d angeschlossen, der identisch ist mit demjenigen Schaltungspunkt c, an dem die vom Widerstand R₂ gebildete Widerstandsschaltung mit dem der Spannungsquelle Ge abgewandten Ende der Schleife S2 verbunden ist. Die Senkenelektrode D des Feldeffekttransistors Γ2 ist über einen Lastwiderstand Ri. mit der Klemme 10 verbunden. Die Steuerstrecke G-S des Feldeffekttransistors T₂ ist somit unmittelbar zwischen die Schaltungspunkte d, b geschaltet so daß die zwischen den genannten Schaltungspunkten d. b herrschende Potentialdifferenz die Steuerspannung Udb des Feldeffekttransistors T₂ bildet.

In Fig.2A sind die Potentiale der Schaltungspunkte a. b. c und d ausgedrückt als Spannungen U₃, Ub. (Λ-bzw. Ud gegenüber der Klemme 12 und bezogen auf die Spannung U der als Gleichstromquelle ausgebildeten Spannungsquelle Ge für verschiedene Betriebszustände dargestellt Weiter ist dabei auch in der letzten Reihe die Steuerspannung Udb bezogen auf die Spannung U für den jeweiligen Betriebszustand angegeben. Vorausgesetzt ist dabei, wie in der Überschrift der Tabelle angegeben, daß der Widerstandswert des Widerstandes Ri geringer ist als derjenige des Widerstandes Λ2.

In der. mit »Ruhe« überschriebenen Spalte der F i g. 2A sind diejenigen Spannungswerte aufgeführt die sich im Ruhezustand, d.h. bei nicht unterbrochenen Schleifen S₁, S2 und bei nicht miteinander kurzgeschlossenen Schleifen Si, Sb ergeben. Hierbei werden die Spannungen U* Ub der Schaltungspunkte a, b durch die Schleife Si zwangsweise auf der Spannung U gehalten, die an dem über die Klemmen 14,10 mit dem positiven Pol der Spannungsquelle Ge verbundenen Ende der Schleife Si herrscht Entsprechend werden die Spannungen Uc Ud an den Schaltungspunkten c d durch die Schleife Sb gegenüber dem negativen Pol der Spannungsquelle Ge auf Null gehalten. Daher herrscht im Ruhezustand eine der Speisespannung U betragsmäßig gleiche, jedoch negative Steuerspannung Udb, wodurch der Feldeffekttransistor T₂ gesperrt ist. Daher fließt auch kein Strom über den Lastwiderstand Rl- Die an der Senkenelektrode D des Feldeffekttransistors Ti auftretende Spannung U kann über einen angeschlossenen Leiter 34 einer nachgeschalteten Anzeige- oder Alarmvorrichtung zugeführt werden, die beim Vorhandensein dieser Spannung U den Ruhezustand anzeigt oder außer Betrieb ist und die bei einem Absinken der Spannung gegenüber dem Ruhezustand eine entsprechend veränderte Anzeige oder einen Alarm bewirkt.

Die mit »U_a¥= U« überschriebene Spalte der F i g. 2A gilt für den Fall, daß die Schleife Si unterbrochen ist, so daß die Spannungen U_a, Ub an den Schaltungspunkten a, b nicht mehr zwangsweise auf der Spannung U der Spannungsteiler Ge gehalten werden. Bei der Ausführung gemäß F i g. 2 fallen dann die Spannungen U_a, Ub zumindest annähernd auf den Wert Null, während die Spannungen U₀, Ud unverändert ebenfalls annähernd auf dem Wert Null bleiben. Hierdurch wird die Steuerspannung Udb zu Null, wodurch wegen der Wahl eines selbstleitenden Feldeffekttransistors Ti dieser leitend wird und eine Anzeige und/oder Meldung erfolgt
Die mit »L/_c#0« überschriebene Spalte gilt für den Fall, daß die Schleife S₂ unterbrochen ist. Dann steigen die Spannungen U_a Ud zumindest annähernd auf die volle Speisespannung U, während die Spannungsverhältnisse an der der Schleife Si zugeordneten Widerstandsschaltung, die vom Widerstand R\ gebildet ist, unverändert bleiben. Hierdurch ergibt sich auch in diesem Fall eine Steuerspannung Udb, deren Wert Null ist, so daß wie im Falle der Unterbrechung der Schleife Si der Feldeffekttransistor T₂ leitend wird und eine Anzeige und/oder Meldung erfolgt.

Die Spannungsverhältnisse für den Fall, daß beide Schleifen Si, S2 unterbrochen sind, sind in einer weiteren Spalte der F i g. 2A zusammengestellt die mit »i7_a# U, U_c#0« überschrieben ist. Hierbei ergibt sich eine Steuerspannung Udb, die der Speisespannung U gleich ist wodurch wieder der Feldeffekttransistor T₂ leitend wird und in gleicher Weise wie zuvor eine Anzeige und/oder Meldung erfolgt.

In einer letzten Spalte der Fig.2A sind die Spannungsverhältnisse bei Kurzschluß (»KS«) aufgeführt. Im Kurzschlußfall wird die Steuerspannung Udb zu Null, so daß auch in diesem Falle der Feldeffekttransistor T₂ leitet

Der Widerstandswert des Widerstandes R\ wird bei der Ausführung gemäß Fig.2 deshalb zweckmäßig geringer als derjenige des Widerstandes R₂ gewählt weil der Widerstand R\ bei leitendem Feldeffekttransistor Ti dessen Kanalstrom führen muß, ohne daß hierdurch eine merkliche Spannungserhöhung am Schaltungspunkt b auftreten soll, während über den Widerstand R₂ bei unterbrochener Schleife S₂ lediglich der gegenüber dem Kanaistrom wesentlich geringere Steuerstrom fließt Allgemein ist es bei allen Ausführungsbeispielen zweckmäßig, wenn die Widerstandswerte derjenigen Widerstandsschaltung, an die die Steuerelektrode G des Feldeffekttransistors angeschlossen ist um annähernd eine Zehnerpotenz höher sind als die Widerstandswerte derjenigen Widerstandsschaltung, an die eine Hauptelektrode S des Feldeffekttransistors T₂ angeschlossen ist

Alle beschriebenen Ausführungsformen der Zentrale Z gemäß F i g. 2,3,4 und 5 sind zweckmäßig von einer Spannungsquelle Ge gespeist die eine Kleinspannung liefert also eine unter 24 V liegende Spannung, wobei

Spannungen in der Größenordnung von 10 V besonders zweckmäßig sind. Nicht alle selbstleitenden Feldeffekttransistoren sind jedoch für negative und positive Steuerspannungen von derartigen Beträgen verwendbar. Auch ist es zur Erzielung eines möglichst geringen Stromverbrauchs im Ruhezustand zweckmäßig, die mit den Schleifen Si, S₂ in Reihe liegenden Widerstandsschaltungen möglichst hochohmig zu machen. Aus diesem Grunde sowie auch zur leichteren Überwachung von Kurzschlüssen kann es zweckmäßig sein, die Widerstandsschaltungen als Reihenschaltungen von zwei Widerständen auszubilden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigt F i g. 3.

In Fig.3 tritt an die Stelle des Widerstands Ri in F i g. 2 eine von der Reihenschaltung zweier Widerstände Riu R\2 gebildete Widerstendsschaitung, wobei der Schaltungspunkt b, an den die Quellenelektrode 5 des Feldeffekttransistors T₂ angeschlossen ist, vom Verbindungspunkt der Widerstände Rw, R₁₂ gebildet ist. In entsprechender Weise tritt an die Stelle des Widerstands R₂ in F i g. 2 als Widerstandsschaltung die Reihenschaltung zweier Widerstände Ä21, R₂₂, deren Verbindungspunkt nun den Schaltungspunkt d bildet, an den die Steuerelektrode O des Feldeffekttransistors T₂ angeschlossen ist.

Aus der zur F i g. 3 gehörenden Tabelle der F i g. 3A geht hervor, daß bei der angegebenen Bemessung der Widerstände bei dem Schaltungsaufbau gemäß F i g. 3, nämlich mit

Λΐ2=9 Rw und R₂₂=B R_2t ,

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die im Ruhezustand negative Steuerspannung Udb betragsmäßig geringer als die Speisespannung U ist. Bei Unterbrechung einer Schleife Si, S₂ sowie bei Kurzschluß ist die Steuerspannung Udb gegenüber der Tabelle der F i g. 2A praktisch unverändert annähernd gleich Null. Durch den Schaltungsaufbau kann jedoch nicht verhindert werden, daß bei Unterbrechung beider Schleifen Si. S₂ eine der Speisespannung U gleiche Steuerspannung Udb auftritt.

Um bei dem Schaltungsaufbau gemäß Fig.3 zu erreichen, daß die Steuerspannung Udb im Ruhezustand negativ ist und bei Vorliegen einer Unterbrechung zumindest annähernd Null wird, ist vorzusehen, daß bei mindestens einer Widerstandsschaltung der Widerstandswert des mit dem der Spannungsquelle Ge abgewandten Ende einer Schleife Si, S₂ verbundenen Widerstands, also des Widerstands An und/oder des Widerstands R_2t, geringer ist als der Widerstandswert des mit der Spannungsquelle Ge verbundenen Widerstands, also des Widerstands Ä12 bzw. des Widerstands

Dasselbe gilt für die noch zu beschreibenden Ausführungsbeispiele nach F i g. 4 oder 5. Zweckmäßig ist dabei das Verhältnis des Widerstandswertes des mit dem der .Spannungsquelle Ge abgewandten Ende einer Schleife Si. S? verbundenen Widerstands Ru, R₂\ zu demjenigen des mit der Spannungsquelle Ge verbundenen Widerstands Rn. R-n bei beiden Reihenschaltungen zumindest annähernd gleich, wie dies bei dem Alisführungsbeispiel gemäß Fig.3 anhand der Oberschrift der Tabelle der F i g. 3A unmittelbar erkennbar ist.

Eine gegenüber der Speisespannung U geringere positive Steuerspannung Udb bei Unterbrechung beider Schleifen Si, S₂ und gewünschtenfalls eine gegenüber den Ausführungsbeispielen nach Fig.3 noch stärkere betragsmäßige Verringerung der im Ruhezustand negativen Steuerspannung kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung dadurch erreicht werden, daß zwischen die beiden Enden mindestens einer Schleife Si, S₂ ein zusätzlicher Widerstand geschaltet ist. Diese Maßnahme, obwohl nicht dargestellt, ist auch bei den Ausführungen gemäß F i g. 2 und 3 anwendbar. Sie wird im folgenden anhand der F i g. 4 und der zugehörigen Tabelle der F i g. 4A erläutert.

In Fig.4 ist an die beiden an die Klemmen 14, 16 angeschlossenen Enden der Schleife Si (Fig. 1) ein Widerstand Rn angeschlossen, da dieser einerseits mit der Klemme 14 und andererseits über den Schaltungspunkt a mit der Klemme 16 verbunden ist. Dieser zusätzliche Widerstand /?u bildet mit den Widerständen Rn, R\₂ der der Schleife Si zugeordneten Widerstandsschaitung einen Spannungsteiler, der bei einer Unterbrechung der Schleife Si wirksam wird, während bei nicht unterbrochener Schleife Si das Potential am Schaltungspunk! b der Widerstandsschaltung wie im Falle der F i g. 3 durch die Widerstandsproportionen der Widerstände An, R\₂ bestimmt ist. In entsprechender Weise ist zwischen die beiden Enden der an die Klemmen 18, 20 angeschlossenen Schleife S₂ ein Widerstand R₂₃ geschaltet, da dieser über den Schaltungspunkt can die Klemme 18 sowie an die Klemme 20 angeschlossen ist Auch dieser zusätzliche Widerstand R₂₃ ist bei nicht unterbrochener Schleife R₂ unwirksam, bildet jedoch bei unterbrochener Schleife S₂ zusammen mit den Widerständen R₂₁, R₂₂ der der Schleife S₂ zugeordneten Widerstandsschaltung einen Spannungsteiler.

Die Widerstandswerte der zwischen die beiden Enden einer Schleife Si, S₂ geschalteten zusätzlichen Widerstände Rt₃, Rn werden vorteilhaft so gewählt, daß sie größenordnungsmäßig so groß sind wie der Gesamtwiderstand derjenigen Widerstandsschaltung, die an das der Spannungsquelle Ce(F i g. 1) abgewandte Ende derselben Schleife Si bzw. S₂ angeschlossen ist Das bedeutet, d;»ß der Widerstandswert des zusätzlichen Widerstands Rm größenordnungsmäßig gleich der Summe der Widerstandswerte der Widerstände Rw und Ri₂ oder größer als diese Summe sein sollte und daß Entsprechendes für den zusätzlichen Widerstand R₂₃ bezüglich der Widerstände R_2i und R₂₂ gilt Als besonders günstige Werte aller Widerstände hinsichtlich der bei den verschiedenen Betriebsbedingungen an dem Feldeffekttransistor T₂ auftretenden Steuerspannungen Udb und hinsichtlich eines geringen Stromverbrauchs haben sich folgende erwiesen:

Rn = 47kOhm,

Ri₂ — Λ|3 = 22v KWIIiIi,

Ä2i = R₂₂ = 1 MOhm, R₂₃ = 33 MOhm.

Die bei den verschiedenen Betriebsbedingungen auftretenden, in der Tabelle der F i g. 4A zusammengestellten Spannungen ergeben sich bei den vorgenannten Widerstandswerten. Es ist erkennbar, daß die negativen und positiven Werte der Steuerspannung Udb im Ruhezustand bzw. bei Unterbrechung beider Schleifen Si, S₂ bei etwa einem Drittel der Speisespannung U liegen, während bei Kurzschluß und Unterbrechung einer Schleife Si oder S₂ die Steuerspannung U& annähernd Null ist

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde einfachheitshalber angenommen, daß die Spannungsquelle Ge kurzschlußfest ist so daß bei einem

Kurzschluß zwischen den beiden Schleifen S₁, S₂ in allen Fällen sämtliche in den letzten Spalten der Tabellen der Fig.2A, 3A und 4A betrachteten Spannungen zu Null wurden. Falls dem Feldeffekttransistor T₂ jedoch eine Anzeige- und/oder Alarmvorrichtung nachgeschaltet ist, ist es zweckmäßig, diese zur Stromversorgung ebenfalls an die vorhandene Spannungsquelle Ge anzuschließen. Dies kann gemäß F i g. 5 erfolgen, wobei in Abänderung gegenüber F i g. 4 ein Kurzschlußstrombegrenzungs-Widerstand Rk vorgesehen ist, der zwischen das mit der Spannungsquelle Ge verbundene Ende der Schleife S\ und die mit diesem verbundenen Widerstände Ru, R₂₂ einerseits und einen Pol der Spannungsquelle Ge andererseits eingeschaltet ist. Hierdurch steht auch bei Kurzschluß zwischen den Schleifen Si, S₂ an der Klemme iö die Speisespannung U zur Verfügung.

Bei allen Ausführungsformen ist es möglich, in nicht weiter dargestellter Weise den Lastwiderstand zumindest teilweise von einem Anzeigeelement bilden zu lassen, das einen Stromfluß über die Kanalstromstrecke des Feldeffekttransistors T₂ anzeigt. Diese Anzeige kann allerdings bei den Ausführungsbeispielen nach F i g. 2 bis 4 unsicher werden, wenn die Schleifen Si, S₂ nicht noch einen merklichen Widerstandswert zwischen der Kurzschlußstelle und der Zentrale Z aufweisen, so daß die Speisespannung vollständig auf Null zusammenbricht. Letzteres kann durch den Kurzschlußstrombegrenzungs-Widerstand Rk vermieden werden.

Bei allen Ausführungsformen ist es zweckmäßig, wenn der Feldeffekttransistor T₂ mit seiner der Steuerstrecke C-S abgewandten Hauptelektrode, der Senkenelektrode D, unmittelbar und ausschließlich mit der Steuerelektrode eines nachgeschalteten elektronischen Verstärkerelements verbunden ist, dessen Steuerelektroden-Eingangswiderstand somit den Lastwiderstand des Feldeffekttransistors T₂ bildet und einen besonderen ohmschen Lastwiderstand überflüssig macht Diese Maßnahme ist auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 vorgesehen, wo die Senkenelektrode D des Feldeffekttransistors T₂ über den Leiter 34 unmittelbar und ausschließlich mit der Basis B₃ eines pnp-Transistors Ti verbunden ist dessen Kollektor Cz mit der Klemme 10 und dessen Emitter £3 über eine Relaiswicklung R mit der Klemme 12 verbunden ist Hierbei wirkt der Feldeffekttransistor Ti als Schalter für den Basisstrom des Verstärkertransistors T₃; im Falle eines Kurzschlusses oder einer Unterbrechung mindestens einer Schleife Si, S₂ wird das Fließen des Basisstroms des Transistors T₃ freigegeben und dieser leitend gemacht wodurch die Relaisspule R von einem Strom durchflossen wird, ein Reiaiskontakt K geschlossen wird und eine Meldung erfolgt

Die Widerstandswerte der bei dem Ausführungsbeispiel der Fi g. 5 verwendeten Widerstände An, Ai₂, Ru, Rn, R22, Ra können die gleichen wie diejenigen bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 4 sein, so daß sich bei den verschiedenen Betriebsbedingungen die gleichen, in der Tabelle der F i g. 4A aufgeführten Spannungen ergeben.

Wie die für die Fig.4 genannten Widerstandswerte zeigen, werden gegenüber diesen Weiten die Leitungswiderstände der beiden Schleifen Si, S₂ stets sehr gering sein; selbst ein Schleifenwiderstand in der Größenordnung von 1 kOhm verändert die Spannungsverhältnisse praktisch nicht Für die Schleifen Si, S₂ kann daher sehr dünner Draht auch aus weniger gut leitfähigen Legierungen verwendet werden, und die Schleifen Si, S₂ können eine beträchtliche Länge aufweisen. Selbst wenn der Schleifenwiderstand annähernd die Größenordnung der in der Zentrale Z verwendeten Widerstände erreichen sollte, kann dies durch entsprechende Bemessung der Widerstandsschaltungen berücksichtigt werden.

Während bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung die in getrennten Kabeln 22, 24 gebildeten Schleifen Si, S₂ räumlich getrennt voneinander verlegt sind, ist es für viele Anwendungsfälle zweckmäßig, die Schleifen Si, S₂ zumindest auf dem überwiegenden Teil ihrer Länge räumlich nebeneinander verlaufen zu lassen. Hierfür zeigen die F i g. 6 bis 10 Ausführungsbeispiele. Bei den Ausführungen gemäß F i g. 6 bis 8 sind die Schleifen Si, S₂ von zwei Leitern eines seinerseits schleifenförmig verlegten Kabels gebildet das von der Zentrale Z(F i g. 1) ausgeht und zu ihr zurückkehrt.

Bei allen gemäß der Erfindung ausgebildeten Schaltungsanordnungen sind die Schleifenführungen gemäß F i g. 6 und 7 verwendbar. Hierbei können in die Schleifen Si, S₂ die bereits anhand von Fig. 1 beschriebenen Detektoren D\ eingeschaltet sein, die jedoch abweichend vom Dargestellten auch entfallen können, wenn lediglich eine Überwachung auf Drahtbruch neben der Überwachung auf Kurzschluß erfolgen soll. Weiter kann, wie in F i g. 6 näher dargestellt und in Fig. 7 angedeutet, in die Schleifen Si, S₂ ein einen Wechselschalter aufweisender Detektor D₂ eingeschaltet sein, der in seinem in Fig.6 dargestellten, nicht angesprochenen Zustand die Ruheströme in den

jo Schleifen Si, S₂ unverändert läßt und der im angesprochenen Zustand die Schleifenanschlüsse paarweise kreuzweise miteinander verbindet so daß sich dann beispielsweise in F i g. 4 die Spannungsverhältnisse an den Schaltungspunkten a, cumkehren.

Vi In F i g. 6 sind die die Schleifen Si, S₂ bildenden Leiter des Kabels 36 an dem in der Figur oberen Kabelende mit den Klemmen 14, 20 und damit mit jeweils einem Pol der Spannungsquelle Ge (Fig. 1) verbunden, während diese Leiter am anderen, in der Figur unteren Kabelende mit den Klemmen 16, 18 und damit mit jeweils einer Widerstandsschaltung verbunden sind. Hierdurch ergibt sich bei Gleichstromspeisung ein gegensinniger Richtungssinn der Ruheströme in den Schleifen Si, S₂. Demgegenüber verlaufen in F i g. 7 die Schleifen Si, S₂ derart parallel, daß die Ruheströme gleiche Richtungen haben. Hierzu ist von den die Schleifen Si, S₂ bildenden Leitern des Kabels 36 am Kabelende jeweils ein Leiter mit der Klemme 14 bzw. der Klemme 20 und damit mit einem Pol der Spannungsquelle Ge und der andere Leiter mit der Klemme 18 bzw. 16 und damit mit einer Widerstandsschaltung verbunden.

Da die Zentrale in der bereit", beschriebenen Weise auch Kurzschlüsse zwischen den Schleifen Si, 52 erfaßt kann die Schaltungsanordnung auch dazu dienen, das Ansprechen von Detektoren anzuzeigen oder zu melden, die zwischen die Schleifen Si, S₂ geschaltet sind und die normalerweise einen hohen Innenwiderstand aufweisen, im angesprochenen Zustand jedoch die Schleifen Si, S₂ niederohmig miteinander verbinden und insbesondere kurzschließen. Fig.8 zeigt derartige, zwischen die Schleifen Si, S₂ geschaltete Detektoren D₃, wobei die Anordnung der Schleifen Si, S₂ die gleiche wie in F i g. 7 ist Dabei können, wie in F i g. 8 gezeigt die Detektoren Di und/oder D₂ sowie die Detektoren D₃ nebeneinander verwendet werden, während es ebenfalls möglich ist ausschließlich Detektoren D₃ anzuschließen und mittels der Schaltungsanordnung eine Oberwa-

chung auf Drahtbruch, Kurzschluß und Ansprechen der Detektoren D₃ durchzuführen.

Die anhand der Fig. 7 erläuterte Anordnung der Schleifen Si, S₂ bringt beim Anschluß von Detektoren D₃ gemäß F i g. 8 besondere Vorteile. Erstens ist im Falle eines Kurzschlusses oder des Ansprechens eines Detektors D₃ der Kurzschlußwiderstand unabhängig vom Ort des Kurzschlusses oder des Detektors D₃ stets gleich dem Leitungswiderstand einer einzelnen Schleife S\ oder S₂, so daß dieser Kurzschlußwiderstand bei der Bemessung der Widerstandsschaltungen auch bei großen Werten in einfacher Weise berücksichtigt werden kann. Weiter ist die Anordnung dann besonders günstig, wenn es sich bei den Detektoren D₃ um solche handelt, die einen Ruhestromverbrauch aufweisen, beispielsweise um ionisations-Brandmeider oder fotoelektrische Brandmelder, die eine elektronische Auswerteschaltung aufweisen. Werden solche Melder in großer Zahl bei einer Anordnung der Schleifen Si, S₂ gemäß F i g. 6 zwischen diese geschaltet, so fällt die zur Versorgung der Detektoren D₃ zur Verfügung stehende Spannung mit zunehmender Entfernung von den Klemmen 14,20 ab, so daß die Funktion weit entfernter Detektoren Dj in Frage gestellt sein kann. Dagegen findet die Versorgungsspannung bei der Anordnung gemäß F i g. 8 über alle nicht angesprochenen Detektoren D₃ hinsichtlich der Widerstandswerte gleiche Stromwege vor, da sich diese Widerstandswerte stets aus der Summe des Widerstands einer Schleife Si oder S₂ und des Innenwiderstands eines Detektors D₃ zusammensetzen.

F i g. 9 zeigt eine Abwandlung der Anordnung der Schleifen Si, S₂ gegenüber d^r Fig. 1, die in dem Fall zweckmäßig ist, daß zwischen die Schleifen Si, S₂ Detektoren D₃ der anhand von F i g. 8 erläuterten Art geschaltet sind, eine Überwachung der Zuleitungen zu den Detektoren D₃ auf Drahtbruch und Kurzschluß erfolgen soll und die Zentrale Z (Fig. 1) gemäß den F i g. 2, 3, 4 oder 5 ausgebildet ist. Hierbei sind die Detektoren D₃ nach dem Liniensystem an die Zentrale Z angeschlossen; sämtliche die Schleifen Si, S₂ bildenden Leiter 26,28 bzw. 30,32 liegen in einem einzigen Kabel 38, wobei wie in F i g. t eine Schleife Si, S₂ jeweiis dadurch gebildet ist, daß an dem von der Zentrale Z (Fig. 1) entfernten Ende des Kabels 38 zwei Leiter 26, 28 bzw. 30, 32 miteinander verbunden sind. Diese Anordnung hat bei einem Ruhestromverbrauch der Detektoren Di den Vorteil, daß ausschließlich die Leiter 26, 32 für diese Ruhestromspeisung der Detektoren D₃ ausgelegt werden müssen, während die beiden übrigen Leiter 28,30 nur den geringen, mit den Ruheströmen bei F i g. 1, 6 und 7 vergleichbaren Ruhestrom führen müssen und daher dünner ausgeführt werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

t. Schaltungsanordnung zur Überwachung von zwei in einem Kabel oder in jeweils einem Kabel verlegten Ruhestromschleifen auf Unterbrechung und auf Kurzschluß zwischen den Schleifen, wobei ein Ende jeder Schleife, ggf. unter Zwischenschaltung von Schaltungselementen, mit jeweils einem Pol einer Spannungsquelle und das andere Ende jeder Schleife über jeweils eine Widerstandsschaltung mit dem mit der Spannungsquelle verbundenen Ende der jeweils anderen Schleife verbunden ist und an Schaltungspunkten beider Widerstandsschaltungen abgenommene Potentiale ein im Falle der Unterbrechung mindestens einer Schleife oder eines Kurzschlusses zwischen den Schleifen seinen Leitfähigkaitszustand änderndes elektronisches Schaltelement steuern, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Schaltelement ein mit seiner Steuerstrecke (G-S) zwischen die Schaltungspunkte b, d der Widerstandsschaltungen (Ry, /?₂; Rn, Rn; R₂\, R22) geschalteter, selbstleitender Feldeffekttransistor (T2) ist, daß die Potentiale an den Schaltungspunkten b, d der Widerstandsschaltungen (Ry, R2; Ru, Rn; Ä21, R22) so gewählt sind, daß bei nicht unterbrochenen und nicht miteinander kurzgeschlossenen Schleifen (Si, S₂) die an der Steuerstrekke (G-S) des Feldeffekttransistors (T₂) liegende Steuerspannung (Ua,) einen diesen nichtleitend machenden Wert annimmt, und daß die Widerstandsschaltungen (Rw Ri; Rn, Rn; Ä21. Rn) so bemessen sind, daß bei Unterbrechung einer Schleife (Si, S₂) die an der Steuerstrecke (G-S) des Feldeffekttransistors (T2) liegende Steuerspannung (Udb)zumindest annähernd Null ist (F i g. 2 bis 5).
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Spannungsquelle (Ge) eine Kleinspannung in der Größenordnung von 10 V ist (F ig. 1).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschaltungen jeweils aus einem einzigen Widerstand (Ry, R2) bestehen, dessen mit dem der Spannungsquelle (Ge) abgewandten Ende einer Schleife (Si, S2) verbundener Anschluß gleichzeitig die Schaltungspunkte b, d bildet, an dem das den Leitfähigkeitszustand des Feldeffekttransistors (T2) steuernde Potential abgenommen ist (F i g. 2).
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschaltungen jeweils aus der Reihenschaltung zweier Widerstände (Ru, R_n; R₂\, A₂₂) bestehen, deren jeweiliger gemeinsamer Verbindungspunkt die Schaltungspunkte b, d bildet, an dem das den Leitfähigkeitszustand des Feldeffekttransistors (T₂) steuernde Potential abgenommen ist (F i g. 3 bis 5).
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Widerstandswertes des mit dem der Spannungsquelle (Ge) abgewandten Ende einer Schleife (Si, S₂) verbundenen Widerstandes (Ru, R₂\) zu demjenigen des mit der Spannungsquelle (Ge) verbundenen Widerstands (Rn, R22) bei beiden Reihenschaltungen zumindest annähernd gleich ist (F i g. 3,3A).
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einer Widerstandsschaltung (R_n, R_]2; R₂\, R₂₂) der Widerstandswert des mit dem der Spannungsquelle (Ge) abgewandten Ende einer Schleife (Si, S₂) verbundenen Widerstandes (R_n, R₂\) geringer ist als der Widerstandswert des mit der Spannungsquelle (Ge) verbundenen Widerstands (Ru, R22) (F i g. 3, 3A, 4, 4 A, 5).
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswerte derjenigen Widerstandsschaltung (A₂; Λ₂ι, A₂₂), an die die Steuerelektrode (G) des Feldeffekttransistors (T₂) angeschlossen ist, um annähernd eine Zehnerpotenz höher sind als die Widerstandswerte derjenigen Widerstandsschaltung (Ry, R_n, R12), an die eine Hauptelektrode (S)des

\ 5 Feldeffekttransistors (T₂) angeschlossen ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Enden mindestens einer Schleife (Si, S₂) ein zusätzlicher Widerstand (Λ13, Λ23) geschaltet ist (F i g. 4,5).
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des zwischen die beiden Enden einer Schleife (Si, S₂) geschalteten zusätzlichen Widerstands (Ru, Rn) größenordnungsmäßig so groß ist wie der Gesamtwiderstandswert derjenigen Widerstandsschaltung (R_n, Rn; R₂\, R₂₂), die an das der Spannungsquelle (Ge) abgewandte Ende derselben Schleife (Si, S₂) angeschlossen ist (F i g. 4,4A, 5).
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor (T₂) eine isolierte Steuerelektrode (G) aufweist.
11. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das mit der Spannungsquelle (Ge) verbundene Ende einer Schleife (Si) und die Spannungsquelle (Ge) ein Kurzschlußstrombegrenzungs-Widerstand (Rk)eingeschaltet ist (F i g. 5).
12. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor (T₂) in Reihe mit einem Lastwiderstand (Rl) an der Spannungsquelle (Ge) liegt (F ig. 2,3,4).
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastwiderstand (Rl) zumindest teilweise von einem Anzeigeelement gebildet ist.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Lastwiderstand (Rl) abfallende Spannung eine nachgeschaltete Anzeige- oder Meldevorrichtung steuert.
15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüehe 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor (T₂) mit seiner der Steuerstrekke (G-S)abgewandten Hauptelektrode (D^unmittelbar und ausschließlich mit der Steuerelektrode (63) eines nachgeschalteten elektronischen Verstärkerelements (Ti) verbunden ist.
16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgeschaltete Verstärkerelement ein Transistor (Ts) ist.