DE2555786A1 - Anzeigelampen-schaltkreis - Google Patents

Description

DIPL.-ING. KLAUS NEUBECKER

Patentanwalt 4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9

Dr.-ing. Ernst Stratmann

Düsseldorf, 10. Dez. 1975 45,356
7579

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh,· Pa., V. St.' Ä.

Anzeigelampen-Schältkreis

Die Erfindung betrifft einen Anzeigelampen-Schaltkreis, der mehrere Anzeigelampen zur Anzeige der Betriebsbedingungen von zu überwachenden Einrichtungen sowie mehrere Transformatoren zur wirksamen Verkopplung der Anzeigelampen mit verschiedenen externen Einrichtungen sowie einen Test-Schaltkreis umfaßt, um alle Anzeigelampen gleichzeitig daraufhin zu überprüfen, ob sie korrekt arbeiten.

Von besonderer Bedeutung bei dieser Erfindung ist dabei ein Test-Schaltkreis zur simultanen Testung mehrerer Anzeigelampen, wobei der Schaltkreis einen eingebauten Schutz gegen Stromrückfluß bei Bauteilversagen aufweist.

Bei modernen Maschinenanlagen gibt es viele Anwendungen, bei denen mehrere Anzeigelampen erforderlich sind. Es ist vorteilhaft, mehrere Anzeigelampen dadurch schnell testen

6 0 9 8 2 - /0711

Telefon (O211) 32 08 58 Telegramme Custopat

255578Θ

zu können, indem ein einziger Druckknopf niedergedrückt wird. Schwierigkeiten bei derartig arbeitenden herkömmlichen Test-Schaltkreisen ergeben sich daraus, daß sie viele Relais oder vielpolige Druckknopfschalter benötigen. Weiterhin werden bei einigen herkömmlichen Anzeige-Schaltkreisen der eigentliche Signal-Schaltkreis, der Test-Schaltkreis sowie auch die Anzeigelampen-Schaltkreise vom gleichen Potential betrieben, während es aus Sicherheits- und Kostengründen wünschenswert wäre, einen Schaltkreis zu besitzen, bei dem der Testdruckknopfschalter und das Anzeigesignal auf einer höheren Betriebsspannung liegen, wie beispielsweise bei 120 oder 220 V Wechselstrom, während die Anzeigelampe auf einer niedrigen Spannung gehalten wird, wie beispielsweise auf 6 V.

In der US-Patentschrift 3 040 243 ist ein Test-Schaltkreis für ein Anzeigesystem gezeigt, der einen einzigen Druckknopfschalter verwendet, aber einen separaten Transformator für den Test-Schaltkreis erfordert. Ein derartiger getrennter Testtransformator führt oft zu Polaritäts- und und Installationsschwierigkeiten. Weiterhin sind Dioden an der Niederspannungsseite des Transformators angeordnet, wodurch ein Element mit einer gewissen Unzuverlässigkeit in dem Betrieb der Anzeigelampe eingeführt wird, weil der Spannungsabfall an den Dioden relativ groß ist, wenn diese in einem Schaltkreis mit niedriger Spannung benutzt werden.

In der Kanadischen Patentschrift 972 037 der Anmelderin ist ein sehr zuverlässiger Lampen-Testschaltkreis offenbart, der

609826/0711

viele der Probleme beseitigt, die bei bisherigen bekannten Test-Schaltkreisen vorhanden waren. Entsprechend diesem Patent ist jede Anzeigelampe mit der Niederspannungs-Sekundärwicklung eines Transformators verbunden, während die Primärwicklung eines jeden Transformators mit ihrem einen Ende an eine gemeinsame Testleitung angeschlossen ist, durch die beim Schließen eines Testlampenschälters ein gleichgerichteter Wechselstrom geliefert wird, während das andere Ende der Primärwicklung mit der zu überwachenden Einrichtung verbunden ist, wie beispielsweise mit einem Relais, und zwar über eine Diode, die den Stromfluß von der Testleitung durch die Transformator-Primärwicklung zur zu überwachenden Einrichtung verhindert. Dieser Test-Schaltkreis ist außerordentlich betriebssicher, jedoch nicht vollständig immum gegen Isolationsprobleme zwischen Test- und Signal-Schaltkreis, da das Anliegen des Teststromes den Betrieb der zu überwachenden Einrichtung in ungewünschter Weise beeinflussen kann, wenn irgendeine der Blockierdioden durchbricht, so daß die Diode in Gegenrichtung leitend wird.

Aufgabe der Erfindung -ist es, einen verbesserten Lampen-Schaltkreis zu schaffen, bei dem selbst bei Versagen einiger der isolierenden Bauteile eine Isolation zwischen den Test- und Signal-Schaltkreisen aufrechterhalten wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch genannten kennzeichnenden Merkmale gelöst.

: ν /07 1 T

Die Erfindung besteht somit in einem Anzeige Lampen-Schaltkreis, der mehrere Anzeigelampen umfaßt, die die Betriebsbedingungen der zu überwachenden Einrichtung anzeigen. Weiterhin sind mehrere Transformatoren vorgesehen, um die Anzeigelampen mit verschiedenen Einrichtungen in Wirkverbindung zu bringen, während ein Test-Schaltkreis alle Anzeigelampen auf ihre Betriebsbereitschaft gleichzeitig untersucht. Die Anzeigelampen sind mit den Sekundärwicklungen der entsprechenden Transformatoren verbunden, deren Primärwicklungen zwischen dem Test-Schaltkreis und einer Signalleitung liegen, die die Anzeigesignale von der zugehörigen Einrichtung führt. Die Primäranschlüsse eines jeden Transformators umfassen Isolationseinrichtungen, um zu verhindern, daß Signale zwischen der zugehörigen Signalleitung und dem Test-Schaltkreis fließen. Ein normalerweise geschlossener Unterbrechungs-Schaltkreis ist mit der Isolationseinrichtung in Serie angeschlossen und trennt die Signalleitung von dem Test-Schaltkreis aufgrund eines Stromflusses, der nicht von der Impedanz der zugehörigen Primärwicklung begrenzt wird. Weiterhin ist ein normalerweise unwirksamer Nebenschluß über der Primärwicklung vorgesehen, der nur wirksam wird beim Versagen der zugehörigen Isolationseinrichtungen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Test-Schaltkreisdiode in der Verbindungseinrichtung zwischen Test-Schaltkreis und Anzeigetransformator vorgesehen, sowie eine Signal-Schaltkreisdiode in der Verbindung zwischen dem Signal-Schaltkreis und dem Anzeige-Transformator.

.. π η P 8 2 ■". / 0 7 1 1

Jeder Anzeige-Transformator ist mit einem Ende seiner Primärwicklung an eine gemeinsame Leitung angeschlossen, die von dem Test-Schaltkreis benutzt wird. Eine erste Sicherung liegt in Serie zu der Signal-Schaltkreisdiode, eine zweite Sicherung kann in Serie zur Test-Schaltkreisdiode angeschlossen sein. Bei Versagen von einer der Test-Schaltkreisdioden oder der Signal-Schaltkreisdioden fließt ein Kurzschlußstrom durch die Transformatordiode, wodurch sich die entsprechende Sicherung öffnet. Die Transformatordiode läßt einen Strom durch, der die Sicherung schnell zum Auslösen bringt, was nicht auftreten würde, wenn die Sicherung allein benutzt würde. Die Transformatordiode ist so angeschlossen, daß sie Strom von einer Polarität hindurchläßt, der normalerweise von der Test-Schaltkreisdiode und der Signal-Schaltkreisdiode blockiert wird. Solange also die Test-Schaltkreisdiode und die Signal-Schaltkreisdidde normal arbeiten, wird keinem überschüssigen Strom der Durchfluß durch die Sicherungen ermöglicht, so daß sich die Sicherungen nicht öffnen. Wenn jedoch entweder die Test-Schaltkreisdioden oder die Signal-Schaltkreisdiode versagen, fließt ein Kurzschlußstrom durch die Sicherungen und öffnet die entsprechende Sicherung und isoliert damit den Test-Schaltkreis von dem Signal-Schaltkreis.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Test-Schaltkreisdiode in die Test-Schaltkreisverbindung des Anzeige-Transformators und eine Signal-Schaltkreisdiode in den Signal-Schaltkreisanschluß der gleichen Seite des Anzeige-Transformators angeordnet. Eine Sicherung ist in Serie zu der

·=■ ■ ■ ' -' 0 7 11

Signal-Schaltkreisdiode angeordnet. Ebenso liegt eine Transformatordiode über den Eingängen des Anzeige-Transformators. Eine Zenerdiode ist in entgegengesetzter Polaritätsrichtung in Serie zur Transformatordiode angeordnet, um einen Stromfluß durch die Transformatordiode zu verhindern, bis eine vorbestimmte Spannung überschritten wird, die von der Durchbruchspannung der Zenerdiode bestimmt wird. Wenn also während des normalen Betriebs mit z. B. 120 V Wechselstrom und unter Benutzung einer bei z. B. 100 V durchbrechenden Zenerdiode die normale Spannung nur Spannungsspitzen von z. B. 70 V aufweist, die dadurch entstehen, daß das Magnetfeld des Transformators während der nichtleitenden Zyklushälfte zusammenbricht, werden diese Spannungsspitzen von der Zenerdiode blockiert. Wenn jedoch entweder die Test-Schaltkreisdiode oder die Signal-Schaltkreisdiode versagen, steigt die Spannung über der Zenerdiode auf Spitzenwerte von rund 140 V an, so daß auf diesem Pegel die Zenerdiode leitet und damit die Sicherung veranlaßt, sich zu öffnen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Test-Schaltkreis; und

Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Test-Schaltkreises,

;.-■■;■·/'■ /Q'7 1 1

In Fig. 1 sind mehrere Anzeigelampen gezeigt, die mit der Niederspannungsseite oder Sekundärwicklung 12 eines getrennten Anzeige-Transformators 14 angeschlossen sind, der so ausgelegt ist, daß er eine relativ niedrige Sekundärspannung von z. B. 6 V liefert und dadurch die Anwendung von billigen Anzeigelampen ermöglicht und auch eine größere Sicherheit gewährleistet. Die Hochspannungsseite oder Primärwicklung 16 .eines jeden Transformators 14 kann von einer einen höheren Spannungspegel von z. B„ 120 V liefernden Wechselspannungsquelle versorgt werden. Ein Ende 18 der Primärwicklung eines jeden Anzeige-Transformators 14 ist mit einer gemeinsamen Leitung 20 verbunden. Anzeigesignale werden von verschiedenen Steuerungseinrichtungen, wie beispielsweise von Relais, den Primärwicklungen der verschiedenen Transformatoren 14 über Signalleitungen 22, 23 bzw. 24 geliefert, wobei in jeder Signalleitung eine Diode 26 liegt. Solange die entsprechende (nicht dargestellte) Steuereinrichtung in einem gegebenen Betriebsbereich bleibt, wird über die zugehörige Anzeigeleitung 22, 23 oder 24 Wechselstrom geliefert und von der darin enthaltenenen Diode 26 gleichgerichtet und der Primärwicklung des Anzeige-Transformators 14 als Anzeigesignal zugeführt, wodurch die Signallampe 10 in Betrieb gesetzt wird. Die Primärwicklung eines jeden Transformators 14 ist über eine Test-Signalleitung 28 mit einer gemeinsamen Testleitung 30 verbunden, die eine Diode 32 umfaßt. Ein einpoliger und normalerweise offener Druckknopfschalter 34 liegt in der gemeinsamen Testleitung 30, wobei der Druckknopfschalter, wenn er niedergedrückt wird, veranlaßt, daß ein Wechselstrom-Testsi-

'·■'. ή <·.',; V /Q711

2555788

gnal von einer Quelle 47 durch die Leitung 30 und die Leitungen 28 (einschließlich der Dioden 32) zu den Primärwicklungen 16 aller Anzeige-Transformatoren 14 geliefert wird, um so eine Anzeige des Betriebszustandes der verschiedenen Lampen 10 zu schaffen. Die Dioden 26 in den Signalleitungen 22, 23 und 24 verhindern, daß das Testsignal die zu überwachenden Steuereinrichtungen erreicht, während die Dioden 32 in den Test-Signalleitungen 28 Betriebs- oder Anzeigesignale daran hindern, in die gemeinsame Testleitung 30 zu fließen. Somit kann jede Anzeigelampe 10 entweder durch ein Testsignal oder durch ein Betriebssignal aktiviert werden, wobei die angelegten Testsignale daran gehindert werden, in die Anzeige-Signalleitungen zu fließen, während die durch eine der Leitungen 22, 23 oder 24 zugeführten Anzeigesignale daran gehindert werden, zu irgendeinem Anzeige-Transformator 14 zu fließen, der nicht zu der jeweiligen Anzeige-Signalleitung gehört, durch die die Anzeigesignale zugeführt werden. Die gemeinsame Leitung 20, die an die primären Anschlüsse 18 der Transformatoren 14 angeschlossen ist, wirkt als eine gemeinsame Rückführung für Testsignale und Anzeigesignale. Da die Dioden 32 und 26 auf der Hochspannungs-Primärseite der Transformatoren 14 liegen, beeinflußt der Spannungsabfall an ihnen nicht wesentlich die Zuverlässigkeit des Schaltkreises. Bei diesem die Erfindung umfassenden Schaltkreis ist eine Signal-Leitungssicherung 40 in Serie mit jeder Signalleitungsdiode 26 angeordnet, und eine Testleitungssicherung 42 ist in Serie zu jeder Testleitungsdiode 32 angeschlossen, wobei sich die Sicherungen 40 oder 42 öffnen und damit die entpr_;.r^:;^e*· Tsstlei-

■" i 1

tungen 28 an den zugehörigen Signalleitungen 22, 23 und 24 abtrennen, wenn der Stromfluß durch die Sicherungen übermäßig ist. Weiterhin ist eine Transformator-Nebenschlußdiode 44 über der Primärwicklung eines jeden Transformators 14 angeschlossen und so gepolt, daß sie eine entgegengesetzte Polarität gegenüber der zugehörigen Testleitungsdiode 32 und Signalleitungsdiode 26 besitzt, so daß gleichgerichteter Strom, der normalerweise durch eine der Dioden 32 oder 26 hindurchfließt, nicht durch die Transformator-Nebenschlußdiode 44 hindurchfließen kann, so daß infolgedessen der Strom durch die hohe Impedanz der Transformator-Primärwicklung fließen muß, wodurch der Strom auf einem verhältnismäßig niedrigen Wert verbleibt, der nicht ausreicht, um entweder die Sicherung 40 oder die Sicherung 42 zum Durchbrennen zu bringen. Sollte jedoch eine der Dioden 26 oder 32 versagen und auf diese Weise ein Strom auch in entgegengesetzter Richtung fließen können, wird dieser Teil des Stromes durch die Nebenschlußdiode 44 mit ihrer geringen Impedanz fließen und nicht durch die hohe Impedanz der Primärwicklung des Transformators 14 behindert werden, so daß sofort die Sicherung 40 oder 42 durchschmilzt, die zu der ausgefallenen Diode 26 oder 32 gehört. Es ist also zu erkennen, daß eine praktisch ununterbrochene Isolation zwischen Test- und Anzeige-Schaltkreisen sichergestellt ist.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, die viel Ähnlichkeit mit der gerade beschriebenen Ausführungsform aufweist, wobei gleiche Bezugszeichen in den beiden Figuren gleiche

60982 6/0711

2555788

Teile bezeichnen. Die in Fig. 2 dargestellte andere Ausführungsform unterscheidet sich von der bereits beschriebenen Ausführungsform dadurch, daß der Nebenschluß über den Primärwicklungen 14 eine Zenerdiode 46 umfaßt, die entgegengesetzt gepolt ist wie die entsprechende Transformator-Nebenschlußdiode 44. Während des normalen Betriebs wird eine gleichgerichtete Halbwelle an die Primärwicklung des Transformators 14 über entweder die Diode 32 oder die Diode 26 geliefert, abhängig davon, ob Test- und Anzeigesignale geliefert werden. Die Zenerdioden 46 verhindern, daß durch die Dioden 44 während der nichtleitenden Halbwelle Entmagnetisierungsströme des Transformators fließen. Während einer jeden Halbwelle werden die Zenerdioden 46 einer Spannungsspitze von ungefähr 70 V ausgesetzt, wenn eine Wechselstrom-Leistungsversorgung 47 von 120 V benutzt wird. Da die Zenerdioden 46 so ausgewählt sind, daß sie bei einer Spannung von mehr als 100 V leiten, wird während des normalen Betriebs kein Strom durch die Dioden 44 fließen. Wenn jedoch eine der Dioden 32 oder 26 versagt, wird die Zenerdiode 46 des zugehörigen Transformator-Nebenschlusses einer Spannung von ungefähr 140 V ausgesetzt, so daß dann, wenn die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 46 ungefähr 100 V beträgt, ein übermäßiger Strom durch die zugehörige Diode 44 fließt. Dies wird im Falle einer kurzgeschlossenen Diode 26 die Sicherung 40 zum Abschmelzen bringen, wodurch der Anzeige-Signalschaltkreis von dem Test-Schaltkreis isoliert wird.

Patentansprüche; 609826/071 1

Claims (9)

1. 2555788

   - 11 a t e' η t a η s ρ r ü c h e ;

   Anzeigelampen-Schaltkreis mit mehreren Anzeigelampen zur Anzeige des Betriebszustand.es von zu überwachenden Einrichtungen, mit mehreren Transformatoren zum wirksamen Verkoppeln der Anzeigelampen mit verschiedenen externen Einrichtungen, und mit einem Test-Schaltkreis, um alle Anzeigelampen gleichzeitig auf ihre Betriebsfähigkeit zu überprüfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigelampen (10) mit den Sekundärwicklungen (12) der entsprechenden Transformatoren (14) verbunden sind, und daß jeder Transformator (14) primäre Anschlüsse aufweist, die die Primärwicklung (16) des Transformators an den Test-Schaltkreis (20, 30) und an eine Signalleitung (22 oder 23 oder 24) legt, um Anzeigesignale von der zugehörigen externen Einrichtung zu führen, wobei die Primärverbindungen eines jeden Transformators Isolationseinrichtungen (26, 32) umfassen, um den Durchfluß von Signalen zwischen zugehöriger Signalleitung und Test-Schaltkreis zu verhindern, daß normalerweise geschlossene Unterbrechungs-Schaltkreiseinrichtungen (40, 42) vorhanden sind, die mit der Isolationseinrichtung in Serie geschaltet sind und die Signalleitung und den Test-Schaltkreis voneinander trennen, wenn ein Stromfluß auftritt, der von der Impedanz der zugehörigen Primärwicklung nicht begrenzt wird; und daß ein normalerweise nicht wirksamer Nebenschlußweg (44, Fig. 1; 44 und 46, Fig. 2) über der Primärwicklung liegt, der bei Versagen der zugehörigen Isolationseinrichtungen wirksam wird.
2. 2. Anzeigelampen-Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationseinrichtungen in den primären Anschlüssen der Transformatoren erste in eine Richtung leitende Leiter (26, 32) umfassen, die mit dem einen Ende der entsprechenden Primärwicklungen verbunden sind, und daß die Nebenschlußwege über den Primärwicklungen zweite in eine Richtung leitende Leiter (44) umfassen, wobei die ersten in eine Richtung leitenden Leiter so angeordnet sind, daß sie Strom der einen Polarität leiten, und die zweiten in eine Richtung leitenden Leiter so angeordnet sind, daß sie Strom von entgegengesetzter Polarität hindurchlassen.
3. 3. Anzeigelampen-Schaltkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste in eine Richtung leitende Leiter Dioden (26) umfaßt, die in den entsprechenden Signalleitungen (22 bis 24) angeordnet sind.
4. 4. Anzeigelampen-Schaltkreis nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten in eine Richtung leitenden Leiter Dioden (32) umfassen, die jeweils zwischen dem einen Ende (30) des Test-Schaltkreises und dem einen Ende der zugehörigen Primärwicklung (16) angeschlossen sind.
5. 5. Anzeigelampen-Schaltkreis nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten in eine Richtung leitenden Leiter Nebenschlußclxolen (44) sind.

   Hn ■■-;/./ fj.7 11
6. 6. Anzeigelampen-Schaltkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußweg über der Primärwicklung eines jeden Transformators eine der Nebenschlußdioden (44) umfaßt.
7. 7. Anzeigelampen-Schaltkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußweg über der Primärwicklung eines jeden Transformators eine der Nebenschlußdioden (44) und eine in eine Richtung leitende, durchbrechende Einrichtung (46) umfaßt.
8. 8. Anzeigelampen-Schaltkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in eine Richtung leitende, durchbrechende Einrichtung (46) eine Zenerdiode ist.
9. 9. Anzeigelampen-Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreis-Unterbrechungseinrichtungen Sicherungen (40 bis 42) sind.

   ES/hs 5

   60982 6/0711

   Leerseite