DE2452541C2 - Netzteil fuer eine elektronische ueberwachungseinrichtung - Google Patents

Description

Fühler eine Reihenschaltung aus einer Zener-Diode und einer wahlweise einschaltbaren Konstantspan- «nesauelle liegt, daß der eine Anschluß der Zenerüb in ÄCGlied mit dem einen Netzanschluß

schalter über die Konstantspannungsquelle oder unrf Umgehung der Konstantspannungsquelle nut

«nesauelle liegt, daß der eine Anschluß der Zener- anderen Netzanschluß herstellbar ist. niode über ein ÄC-Glied mit dem einen Netzanschluß Zur Auswertung des Ansprechzustauds des

^rbunden ist und daß die Zener-Spannung der Zener- 5 kann dafür gesorgt sein, daß zwischen der aus niode gleich der normalen, unterhalb dem etwa zwei- Reihenschaltung und dem Fühler gebildeten rar farhen Spitzenwert der unteren Toleranzgrenze der schaltung und dem anderen Netzanschluß ein wiuer-Kraannung liegenden Betriebsspannung des Füh- stand liegt, an dem eine Schwellwertstufe angeschlossen HSiewählt ist. ist, die anspricht, wenn die Spannung ω diesem

Bei diesem Aufbau kommt man zum einen ohne 10 Widerstand einen Schwellwert überschreitet, una aau . aufwendigen Netztransformator aus. Zum dei Widerstand so bemessen ist, dad die Schwellwennderen liegt bei ausgeschalteter Konstantspannungs- spannung überschritten wird, wenn über den r-unie ,pile unabhängig von Schwankungen des Effektiv- zweig ein vorbestimmter Strom fließt. Das Übe Vrtes der Netzspannung innerhalb des zulässigen schreiten des Schwellwertes kann in der Prufpnase ais iwiches der üblicherweise von -15 bis +10°/_o der 15 Fehler und in der Normalbetriebphase (Brennpnase Spannung reicht, am Fühler im Mittel stets eine eines Brenners) als fehlerfreier Normalzustand auseleichbleibende Nennbetriebsspannung, die der kon- gewertet werden.

fönten Zener-Spannung der Zener-Diode propor- Hierbei ist es günstig, wenn die Impedanz des einen

KnS ist Die Zener-Diode bildet in Verbindung mit ÄC-Gliedes bei der Netzfrequenz um so viel großer als Hpm RC-Glied einen Spannungswandler, der sicher- 20 die des Widerstands ist, an dem die ^Sc _r ^hweü*^e"^stu'^e tPllt daß die Zener-Diode über den W.derstand des liegt, daß die an diesem Widerstand abfallende wecn-VrGliedes mit einer Spannung gespeist wird, die selspannung mit Netzfrequenz den Sch well wert nicni SdTdann höher als die Zener-Spannung oder gleich überschreitet. Wenn hierbei während der Normaler ist wenn der Effektivwert der Netzspannung betriebphase der Fühler kurzgeschlossen wird, uber- £m unteren Grenzwert seines Toleranzbereiches ent- .5 schreitet die Wechselspannung an dem Widerstand rieht. Denn der durch die Spannungswandlung den Schwellwert nicht, so daß ein Fehler angezeigt !Lnrptisch erreichte Wert liegt etwa bei dem doppelten wird. . .

STSSiSertes der Netzspannung. Setzt man also Vorzugsweise liegen in einem Langszwe.g der

Sen unteren Grenzwert der Netzspannung von etwa Schwellwertstufe zwei Zener-Dioden gegensinnig,in t??ihres Nennwertes an, dann liegt der durch die 30 Reihe geschaltet vor einem Q^^*^; ™ Lnnunaswandlung theoretisch erreichbare Wert denen die eine Zener-Diode den einen Schwellwert Spannungswanai g Grenzspitzenwertes und die andere Zener-Diode e.nen gegens.nnigen

5° Npmnannunß " niedrigeren Schwellwert auf Grund einer unteischied-

Lhaitet^P~un die mit der Zener-Diode in Reihe liehen Wahl der Zener-Spannungen bestimmt Der am Fühler lfegende Konstantspannungsquelle ein, 35 Unterschied in den Zener-Spannungen der Zener-

dann addiert sich die Spannung der Konstantspannungsquelle zur Zener-Spannung, so daß am Fühler eine höhere Spannung zur Überprüfung der Funktionssicherheit des Fühlers liegt. Die Spannung der Konstantspannungsquelle kann wie üblich mindestens 40 etwa 10% der Betriebsspannung des Fühlers betragen. Da sie ebenfalls konstant ist, ist sichergestellt, daß keine zu hohe Prüfspannung an den Fühler gelegt wird. Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Konstant-

Dioden stellt sicher, daß der Querkondensator gegebenenfalls entgegengesetzt als bei Überschreiten des einen Schwellwerts aufgeladen wird und so für ein zuverlässiges Abschalten der Schwellwertstufe sorgt.

Die F i g. 1 bis 4 der Zeichnung stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele dar.

Nach F i g. 1 liegt an den Netzanschlüssen 1 und 2, denen eine sinusförmige Netzspannung zuführbar ist, ein Stromkreis, der in Reihe einen Kondensator C₁,

Vorzugsweise ist aaiur gesuigi, uau uit _ftUm_lBUl- „,„ _w,.„ _t

Spannungsquelle eine zweite, gleichsinnig zur ersten 45 einen ohmschen Widerstand A₁, eine Zener-Diode Z₁ geschaltete Zener-Diode aufweist. Diese zweite Zener- und einen ohmschen Widerstand R enthält. Die Diode liefert dann die konstante Spannung der Kon- Kathode der Zener-Diode Z_x ist ferner über eine stantspannungsquelle. Sie kann über dasselbe RC- gleichsinnig gepolte zweite Zener-Diode Z₂ einerseits Glied gespeist sein wie die erste Zener-Diode. Es ist mit der Anode einer als Fühler dienenden Gasentlajedoch auch möglich, sie mit einem zweiten ÄC-Glied 50 dungsröhre 3 und andererseits über die Reihenschalin Reihe an den einen Netzanschluß zu legen. tung eines ohmschen Widerstands R₂, eines Kond°n-

Um die konstante Spannung der Konstantspan- sators C₂ und eines Schalters S mit dem Netznungsquelle ein- oder auszuschalten, kann in Reihe anschluß 1 verbunden. Die Anode der Zener-Diode Z₁ mit dem zweiten /?C-Glied ein Schalter liegen. Mit ist ferner mit der Kathode der Röhre 3 verbunden. Hilfe dieses Schalters ist es möglich, die Verbindung 55 An mit dem Widerstand R verbundenen Anschlüssen des zweiten /?C-Gliedes zum Netzanschluß herzustellen und 5 liegt eine Schwellwertstufe, die in einem Längsoder zu unterbrechen. zweig zwei gegensinnig in Reihe geschaltete Zener-Andererseits ist es auch möglich, parallel zur zweiten Dioden Z₃ und Z₄, in einem sich daran anschließenden Zener-Diode einen Schalter zu legen. Mit Hilfe dieses Querzweig einen integrierenden oder glättenden Kon-Schalters kann die zweite Zener-Diode kurzgeschlossen 60 densator C₄ und an dem Kondensator C₄ einen Verwerden. um die Erhöhung der Betriebsspannung des stärker 6 aufweist, der ein Relais 7 speist. Das Relais

' ■ ---i:-i. -., _n;„^_m ni^Vi« riaropstellten PrO-

werden, um die Erhöhung der Betriebsspannung Fühlers nach der Prüfung rückgängig zu machen. Bei geöffnetem Schalter wird dann die Betriebsspannung wieder um die Zener-Spannung der zweiten Zener-Diode bis auf die Prüfspannung erhöht.

Eine andere Möglichkeit, die Konstantspannungsquelle ein- und auszuschalten, besteht darin, daß die Verbindung der ersten Zener-Diode durch einen Um-

steuert zusätzlich zu einem nicht dargestellten Programmzeitschalter die Brennstoffzufuhr zu einem Brenner.

65 Die Röhre 3 dient zur Feststellung des Vorhandenseins der Flamme des Brenners und wird durch das ultraviolette Licht der Flamme gezündet, wenn die Betriebsspannung zwischen Anode und Kathode der

Röhre 3 gleichzeitig einen vorbestimmten Wert aufweist.

Der Nennwert der Netzspannung beträgt 220 Volt_f//. Die Zener-Spannung der Zener-Diode Z₁ und damit die Nennbetriebsspannung der Röhre 3 ist auf den Nennspitzenwert der Netzspannung, also auf etwa 220 V · Vz «« 310 V ausgelegt. Die Zener-Spannung der Zener-Diode Z₂ beträgt etwa 10% der Zener-Spannung der Zener-Diode Z₁, also etwa 31 V. Die Zener-Spannung der Zener-Diode Z₃ beträgt etwa 6 V und die der Zener-Diode Z₄ etwa 15 V. Die Ladezeitkonstante der Kondensatoren C₁ und C, ist wesentlich kleiner als die des Kondensators C₄ gewählt, die in der Größenordnung der halben Periodenfestigkeit der Röhre 3 noch höher als diese Summenspannung von 341 V liegt, bleibt die Röhre 3 gesperrt. Liegt die Durchbruchspannung alterungsbedingt niedriger als die Summenspannung von 341V, dann zündet die Röhre 3 durch. Dadurch nimmt die Spannung an der Röhre sprungartig ab. Da sich die Spannung an den Kondensatoren C₁ und C₂ nicht ebenso schnell ändert erhöht sich die Spannung am Widerstand R entsprechend dem Teilerverhältnis der Widerstände A₁, R₁ und R bis über die Zener-Spannung der Zener-Diode Z₁ hinaus. Mit jeder zweiten Halbwelle während der Prüfphase wiederholt sich dieser Zündvorgang, so daß sich der Kondensator C₄ allmählich auf einen Wert auflädt, bei dem das Relais 7 anzieht. Während der

dauer der Netzspannung liegt. Günstige Werte dieser 15 Prüf phase wird dieses Anziehen des Relais 7 als Fehler und der übrigen Bauelemente sind: in der Röhre 3 gewertet, so daß die kurz vor oder am

Ende der Prüfphase normalerweise einsetzende Brennstoffzündung verhindert wird. Wenn andererseits die Röhre 3 bei der Prüfung durchbrennt, also funktions-20 unfähig wird, so daß sie mit der übernächsten Halbwelle nicht mehr zünden kann, wird der Kondensator C₄ zwar während der Prüfphase nicht so weit aufgeladen, daß das Relais 7 anzieht. Doch wird dann in der sich anschließenden Brennstoffzündphase in 25 Verbindung mit dem Programmzeilschalter das abge-Vor Beginn der Prüfung der Flammenwächterein- faHene Relais zur Unterbindung der Brennstoffzufuhr richtung nach F i g. 1 sorgt der Programmzeitschalter herangezogen.

dafür, daß der Schalter 5 in einer Anfangsphase die Am Ende der Prüfphase wird der Schalter S wieder

dargestellte Lage einnimmt, d. h. geöffnet ist. Die geöffnet. Wenn die Röhre 3 der Prüfung standgehalten Flamme und die Röhre 3 sind noch nicht gezündet. 30 hat, erfolgt das Zünden der Flamme, so daß die

C₁ = 10 nF

C₂= 2nF

C₄ = 1 μΡ

R = 10 kOhm

A₁ = 5 kOhm

R_t = 10bisl5kOhm

Nach dem Einschalten der Netzspannung und während der Schalter S geöffnet ist, fließt dann in derjenigen Halbwelle der Netzspannung, in der das Potential des Netzanschlusses 2 positiv gegenüber dem des Netz-

Röhre 3 nunmehr durch das ultraviolette Licht der Flamme in jeder Halbwelle, in der sich die Zener-Spannung an der Zener-Diode Z₁ aufbaut, gezündet wird. Ein Erlöschen der Flamme hat zur Folge, daß

anschlusses 1 ist, ein Strom in Durchlaßrichtung der 35 die Röhre in der folgenden Halbwelle bzw. wenn die

Zener-Diode Z₁, der den Kondensator C₁ etwa auf den Spitzenwert der Nennspannung auflädt. Wenn der Nennwert der Netzspannung eingehalten ist, liegt dieser Spitzenwert bei etwa 310 V.

In der nächsten Halbwelle addieren sich dann die Netzspannung und die Spannung am Kondensator C₁. Gleichzeitig entlädt sich jedoch der Kondensator C₁ von dem Augenblick an, in dem die Summe der Netzspannung und der Kondensatorspannung die Zener-

Brennspannung der Röhre unterschritten wird, erlischt und nicht wieder gezündet wird. Der Kondensator C₄ kann sich dann so weit entladen, bis das Relais 7 abfällt und dadurch die weitere Brennstoffzufuhr zum Brenner unterbricht. Die Zener-Diode Z₃ verhindert in allen Fällen, daß der Kondensator C₄ in derjenigen Halbwelle, in der das Potential des Netzanschlusses 2 positiv gegenüber dem des Netzanschlusses 1 ist und den Kondensator umgeladen hat, nicht vollständig

Spannung von 310 Volt überschreitet. Die Summen- 45 entladen wird, so daß der Verstärker 6 so lange gespannung wird daher das doppelte des Spitzenwertes sperrt und das Relais abgefallen bleibt, bis die Zenerd'er Netzspannung praktisch nicht erreichen. Dagegen
bleibt die Spannung an der Zener-Diode Z₁ und damit

an der Röhre 3 konstant bei 310 Volt. In der nächsten

Spannung der Zener-E>iode Z₄ in den anderen Halbwellen wieder überschritten wird.

Die Spannungsverhältnisse an der Röhre 3 ändern

Halbwelle wird der Kondensator C, wieder bis an- 50 sich während der Prüfphase auch dann nicht, wenn die nähernd auf den Spitzenwert der Netzspannung auf- Netzspannung bis auf den unteren zulässigen Grenzgeladen, dagegen ist die Spannung an der nunmehr wert, d.h. 85% der Nennspannung, abgesunken ist. -wieder in Durchlaßrichtung gepolten Zener-Diode Z₁ Denn der zweifache Spitzenwert dieser Netzspannung lind damit an der Röhre 3 praktisch Null. von 187 V_f//, auf den sich die Kondensatoren C₁ und

Der Programmzeitschalter sorgt weiter dafür, daß 55 C* aufzuladen bestrebt sind, liegt auch in diesem Falle vor dem Zünden der Flamme und damit der Röhre 3 mit etwa 529 V noch wesentlich höher als die Nennder Schalter S eine vorbestimmte Zeitlang, bis zu betriebsspannung von 310 V der Röhre 3. 5 Sekunden, zur Prüfung der Röhre 3 geschlossen wird. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2

Tn dieser Zeit laden sich beide Kondensatoren C₁ und bis 4 ist das zweite RC-Glied R₂, C₄ weggelassen, wäh-Cj — der erste wieder über die Zener-Diode Z, und 60 rend der Schalter S zwischen der ersten Zener-Diode Z₁ an zweite Kondensator C, ober die Reihenschaltung und dem Widerstand R und die zweite Zener-Diode Z_t der Zener-Diode« Z, und Z, — bis annähernd auf den oder eine andere Konstantspannungsquelle 8 einseitig Spitzenwert der Netzspannung in der zweiten Halb- ebenfalls mit dem Widerstand R verbunden und durch welle auf, während sie sich in den übrigen Halbwellen Umlegen des Schalters S mit der Zener-Diode Z₁ in üb» die Zener-Dioden zumindest teilweise entladen. 65 Reihe geschaltet, kurzgeschlossen oder aus der Reihen-

In diesen Entladehalbwellen liegt an der Röhre 3 die Summe der Zener-Spannungen der Zcner-Diodcn Z, und T₂ als Prüf spannung Wenn die Dtirehschlap-

schalrung gelöst werden, je nachdem, ob die Spannung der Zener-Diode Z₂ rar Prüfung der Röhre 3 zusätzlich an diese pelept oder wcppclasscn werden soll. Im

Normalbetrieb ist folglich der Schalter S bei diesen Ausführungsbeispielen, wie dargestellt, geschlossen, im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1. Die Reihenfolge der Zener-Dioden Z₁ und Z₂ bzw. der Zener-Diode Z₁ und der Konstantspannungsquelle 8 können in der Reihenschaltung auch vertauscht werden. Funktionsmäßig unterscheiden sich diese Schaltungen daher nicht wesentlich von der nach Fig. 1.

Im Falle eines Kurzschlusses der Röhre 3 liegt am Widerstand R eine Wechselspannung, deren Spitzenwert wegen des bei einer Netzfrequenz von 50 bis

60 Hz im Vergleich zu der des Widerstandes R hohen kapazitiven Impedanz des Kondensators C₁ die Zenerspannung der Zener-Diode Z₄ nicht überschreitet. Die Spannung am Kondensator C₄ bleibt daher unter dem Schwellwert, bei dessen Überschreiten das Relais 7 anzieht und während der Brennphase das Nichtvorhandensein eines Fehlers melden würde. Diese Wechselspannung kann dagegen den gegensinnigen Schwellwert der Zener-Diode Z₃ überschreiten und se ίο den Kondensator C₄ gegensinnig aufladen, so'daß ei den Verstärker 6 sperrt und das Relais 7 sicher abgefallen hält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

ί 2 Zener-Diode (Z3) einen gegensinnigen niedrigeren Patentansprüche: Schwellwert auf Grund einer unterschiedlichen Wahl der Zener-Spannungen bestimmt.

1. Netzteil für eine elektronische Überwachungseinrichtung mit einem auf die zu überwachende 5
Größe bei Anliegen einer vorbestimmten Betriebsspannung ansprechenden Fühler, insbesondere

Flammenwächtereinrichtung, bei dem zur Überprüfung des Fühlers auf Betriebssicherheit die vom

Netzteil an den Fühler abgebbare Betriebsspannung >o

von einem normalen Betriebswert auf einen höheren Die Erfindung betrifft einen Netzteil für eine elek-

Prüfwert einstellbar ist, dadurch gekenn- tronische Überwachungseinrichtung mit einem auf die

zeichnet, daß zwischen den Netzanschlüssen zu überwachende Größe bei Anliegen einer vorbe-

(1, 2) parallel zum Fühler (3) eine Reihenschaltung stimmten Betriebsspannung ansprechenden Fühler,

aus einer Zener-Diode (Z₁) und einer wahlweise 15 insbesondere Flammenwächtereinrichtung, bei dem

einschaltbaren Konstantspanmmgsquelle (Z₄; 8) zur Überprüfung des Fühlers auf Betriebssicherheit die

liegt, daß der eine Anschluß der Zener-Diode über vom Netzteil an den Fühler abgebbare Betriebsspan-

ein /?C-Glied (R₁, C₁) mit dem einen Netzanschluß nung von einem normalen Betriebswert auf einen

(1) verbunden ist und daß die Zener-Spannung der höheren Prüfwert einstellbar ist.

Kener-Diode (Z₁) gleich der normalen, unterhalb ao Bei einer Flammenwächtereinrichtung mit einem

dem zweifachen Spitzenwert der unteren Toleranz- Fühler in Form einer Gasentladungsröhre, die durch

grenze der Netzspannung liegenden Betriebsspan- die ultraviolette Strahlung der zu überwachenden

nung des Fühlers (3) gewählt ist. Flamme gezündet wird, muß die Betriebssicherheit der

2. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Röhre von Zeit zu Zeit vor dem Zünden der Flamme zeichnet, daß die Konstantspannungsquelle eine 25 durch Anlegen einer Prüfspannung überprüft werden, zweite, gleichsinnig zur ersten geschaltete Zener- Diese Prüfspannung ist um etwa 10% höher als die Diode (Z₂) aufweist. normale, durch den Netzspannungsnennwert, ζ. Β.

3. Netzteil nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 220 Volt, bestimmte Betriebsspannung der Röhre. Dazeichnet, daß die zweite Zener-Diode (Z₂) mit durch soll sichergestellt werden, daß eine alterungseinem zweiten ÄC-Glied (A₂, C₂) in Reihe an dem 3« bedingte Abnahme der Zündspannung der Röhre nicht einen Netzanschluß (1) liegt. bereits zu einer Zündung der Röhre führt, ohne daß

4. Netzteil nach Anspruch 3, dadurch gekenn- eine Flamme vorhanden ist. Dies hätte zur Folge, daß zeichnet, daß in Reihe mit dem zweiten RC-Glied ein Ausströmen des Brennstoffs in einem Brenner, der (A₂, C₂) ein Schalter (S) liegt. durch die Flammenwächtereinrichtung überwacht

5. Netzteil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch 35 werden soll, bei NichtVorhandensein einer Flamme gekennzeichnet, daß parallel zur zweiten Zener- weder angezeigt noch verhindert wird.

Diode (Z₂) ein Schalter (S) liegt. Im Netzteil der Flammenwächtereinrichtung ist

6. Netzteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch daher ein Transformator vorgesehen, der sekundärgekennzeichnet, daß die Verbindung der ersten seitig von einer der Nennbetriebsspannung der UV-Zener-Diode (Z₁) durch einen Umschalter (S) über 40 Röhre entsprechenden Windungszahl auf eine der die Konstantspannungsquelle (Z₂; 8) oder unter höheren Betriebsspannung entsprechenden Windungs-Umgehung der Konstantspannungsquelle mit dem zahl einstellbar ist.

anderen Netzanschluß (2) herstellbar ist. Hierbei kann jedoch die im Betrieb von —15 bis

7. Netzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, +10% zulässige Schwankung der Netzspannung dazu dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der aus der 45 führen, daß die Prüfspannung bei einer entsprechend Reihenschaltung (Z₁, Z₂; Z₁, 8) und dem Fühler (3) unter dem Nennwert liegenden Netzspannung im gebildeten Parallelschaltung (Z₁, Z₂, 3; Z₁, 8, 3) gleichen Maße zu niedrig und die Prüfung wertlos ist. und dem anderen Netzanschluß (2) ein Wider- Andererseits kann bei entsprechend höherer Netzstand (R) liegt, an dem eine Schwellwertstufe (Z₃, spannung die Prüfung mit im gleichen Maß zu hoher Z₄, C₄, 6, 7) angeschlossen ist, die anspricht, wenn 50 Prüfspannung zu einem Durchschlag der unbelichteten die Spannung an diesem Widerstand (R) einen kühr^ führen, obwohl die Röhre im Normalbetrieb Schwellwert überschreitet, und daß der Wider- noch eine hinreichende Durchschlagsicherheit hätte, stand (R) so bemessen ist, daß die Schwellwert- Vergleichbare Schwierigkeiten ergeben sich bei Verspannung überschritten wird, wenn über den wendung ähnlicher Fühler, z. B. Thyratrons, Thy-Fühlerzweig ein vorbestimmter Strom fließt. 55 ristoren und anderen Kippschaltern, bei denen das

8. Netzteil nach Anspruch 7, dadurch gekenn- Ansprechen (Zünden oder Kippen) vom Zusammenzeichnet, daß die Impedanz des einen ÄC-Gliedes treffen einer bestimmten Betriebsspannung und einer (C₁, R₁) bei der Netzfrequenz um so viel größer als anderen oder der gleichen physikalischen Größe, wie die des Widerstandes (R) ist, an dem die Schwell- Strom, Spannung, Licht, Temperatur, Druck, Weg wertstufe liegt, daß die an diesem Widerstand (R) 60 usw., abhängig ist und sich die bestimmte Betriebsabfallende Wechselspannung mit Netzfrequenz den spannung alterungsbedingt und/oder in Abhängigkeit Schwellwert nicht überschreitet. von Umgebungseinflüssen ändert.

9. Netzteil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gekennzeichnet, daß in einem Längszweig der Netzteil der eingangs genannten Art anzugeben, der Schwellwertstufe zwei Zener-Dioden (Z₃, Z₄) 65 bei einfachem Aufbau eine sichere Prüfung unabhängegensinnig in Reihe geschaltet vor einem Quer- gig von Netzspannungsschwankungen ermöglicht,
kondensator (C₄) liegen, von denen die eine Zener- Nach der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch geDiode (Z.) den einen Schwellwert und die andere löst, daß zwischen den Netzanschlüssen parallel zum