DE2646809A1

DE2646809A1 - Elektronische ueberstromschutzvorrichtung

Info

Publication number: DE2646809A1
Application number: DE19762646809
Authority: DE
Inventors: Viktor Koepernik
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-10-16
Filing date: 1976-10-16
Publication date: 1978-04-20
Also published as: FR2368168A1

Description

• 2646509

R. 3502 -

30.9.1976 Fd/Do

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOQ Stuttgart 1

Elektronis ehe Üb ers troms chut ζvorri chtung Zusammenfassung

Es wird eine elektronische überstromschutzvorrichtung vorgeschlagen, die bei einem zu hohen Strom in einem LastStromkreis diesen unterbricht und mittels eines Speichers diese Unterbrechung aufrechterhält, bis die gesamte Anlage ausgeschaltet wird. Die Auslösung des Ausschaltvorganges wird dabei von dem Spannungsabfall an einem Meßwiderstand bestimmt, der in den Laststromkreis eingefügt ist. Eine erfolgte Unterbrechung wird durch eine Speichereinrichtung aufrechterhalten.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer überstromschutzvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der US-PS 3»122,697 ist schon eine Kurzschlußschutzvorrichtung bekannt, die im

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Falle eines Kurzschlusses im Verbraucher die Verbindung zwischen Spannungsquelle und Verbraucher unterbricht. Um festzustellen, ob der Kurzschluß noch besteht, wird regelmäßig kurzfristig die Verbindung zwischen Spannungsquelle und Verbraucher hergestellt und die Spannung am Verbraucher gemessen. Überschreitet die Spannung an diesem Meßpunkt einen festgelegten minimalen Wert, wird die Verbindung zwischen Spannungsquelle und Verbraucher dauerhaft wiederhergestellt.

Insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik ist es oft nicht wünschenswert, daß die bei einem einmal gemessenen zu hohen Strom unterbrochene Verbindung zwischen Betriebsspannungsquelle und Verbraucher wiederhergestellt wird. Beispielsweise durch Funkenbildung kann insbesondere in Kraftfahrzeugen auch bei einem kurzfristigen Einschalten eine gefährliche Situation eintreten.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß eine Speichereinrichtung die einmal getätigte Unterbrechung des Laststromkreises bis zum Ausschalten der Einrichtung aufrechterhält. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die Einrichtung zur spannungsgesteuerten Unterbrechung des Laststromkreisesauch zum Ein- und Ausschalten des Verbrauchers Verwendung findet. Dadurch sind preisgünstige Schalteinrichtungen kombiniert mit überstromschutζvorriehtungen möglich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen überstromschutzvorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, der Speichereinrichtung ein Zeitglied zur Verzögerung' der Abschaltung vorzuschalten, damit ein kurzfristiger hoher Strom, wie er beispielsweise beim Einschalten von Lampen auftritt, nicht zu einer Auslösung der überstromschutzvorrichtung führt. Desweiteren ist es vorteilhaft, eine überwachungseinrichtung vorzusehen, die anzeigt,

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ob der Verbraucher ein- oder ausgeschaltet ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, die spannungsgesteuerte Unterbrechung des Laststromkreises und die überwachung des Betriebszustandes durch eine zentrale Recheneinheit durchführen zu lassen. Als besonders vorteilhaft ist es anzusehen, den im Laststromkreis liegenden Meßwiderstand so auszuführen, daß er bei einem Überstrom erhitzt wird und eine
an ihm angebrachte elektrische Verbindung auftrennt, die in den Laststromkreis geschaltet ist, falls die elektrische Einrichtung versagen sollte.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Überstromschutzvorrichtung, Fig. 2 ein Diagramm zur Beschreibung der Funktion einer Speichereinrichtung der Überstromschutzvorrichtung nach Fig. 1.

Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 ist ein Laststromkreis 1 einerseits mit einer nicht dargestellten Betriebsspannungsquelle verbunden, andererseits führt er zu einem Meßwiderstand 2. Dem Meßwiderstand 2 folgt
ein Kontakt 3 eines Relais 4. Dem Kontakt 3 ist ein Verbraucher 5 nachgeschaltet, der mit seinem zweiten Anschluß mit einer
der gesamten Schaltung gemeinsamen Versorgungsleitung, insbesondere mit der Masseleitung verbunden ist. An den Laststromkreis 1 ist desweiteren ein Schalter 6 angeschlossen, der über einen Widerstand 7 mit dem Eingang eines Schmitt-Triggers 8 in Verbindung steht. Der Ausgang des Schmitt-Triggers 8 führt zu dem Relais H₃ das mit seinem zweiten Anschluß an den Laststromkreis 1 angeschlossen ist. Desweiteren ist mit dem Laststromkreis 1 der nichtinvertierende Eingang eines Operationsverstärkers 9 verbunden. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 9 ist zwischen Meßwiderstand 2 und Kontakt 3 geschaltet. Der Ausgang des Operationsverstärkers 9 ist mit einer An-

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Zeigeeinrichtung 10 verbunden, die ihrerseits mit der Masseleitung in Verbindung steht. Ein weiterer Operationsverstärker 11 ist mit seinem nichtinvertierenden Eingang an den Laststromkreis 1, mit seinem invertierenden Eingang an einen Abgriff des Widerstandes 2 angeschlossen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 11 steht über einen Widerstand 12 und einen Widerstand 13 mit dem Verknüpfungspunkt 14 in Verbindung, der zwischen Schalter 6 und Widerstand 7 liegt. Zwischen Widerstand 12 und Widerstand 13 führt eine Abzweigung zum Eingang 15 eines Schmitt-Triggers 16. Am Eingang 15 des Schmitt-Triggers 16 ist desweiteren ein Kondensator 17 angeschlossen, der gegen Masse geschaltet ist. Der Ausgang 18 des Schmitt-Triggers 16 steht einerseits über eine in Sperrichtung geschaltete Diode 19 mit dem Eingang des Schmitt-Triggers 8 in Verbindung, andererseits ist der Ausgang 18 über einen Widerstand 20 an den Laststromkreis 1 gelegt.

Die Funktion der Schaltung des bevorzugten Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 ist im folgenden anhand der Fig. 2 beschrieben. Wird der Schalter 6 geschlossen, wird durch den Schmitt-Trigger 8 dessen Ausgang gegen Masse geschaltet, so daß das Relais *} anzieht und mit seinem Kontakt 3 den Verbraucher 5 über den Meßwiderstand mit dem Laststromkreis 1 verbindet, über dem Meßwiderstand 2 fällt durch den dann fließenden Strom eine Spannung ab. Die an den beiden Anschlüssen des Meßwiderstandes anliegenden Spannungen werden dem nichtinvertierenden und invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 9 zugeführt, der aufgrund der Spannungsdifferenz ein Ausgangssignal an die Anzeigeeinrichtung 10 abgibt. Die Anzeigeeinrichtung 10, die beispielsweise aus einer Glühbirne besteht, zeigt den Betrieb des Verbrauchers an. Die Spannungsdifferenz der am nichtinvertierenden und am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11 anliegenden Spannungen reicht in diesem Fall nicht aus, den Operationsverstärker 11 auszusteuern, da dem Operationsverstärker 11 durch eine Anzapfung des Meßwiderstandes 2 nur ein Bruchteil der am Meßwiderstand 2 abfallenden Spannung zugeführt wird. Am Ausgang des Operationsverstärkers 11 liegt daher eine Spannung, die in der Nähe des Potentials der Masseleitung liegt. Am Eingang 15 des Schmitt-Triggers 16 liegt dann eine Spannung

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an, die der Betriebsspannung_fmultipliziert mit dem Teilerverhältnis der Widerstände 13 und 12₍entspricht. Der Schmitt-Trigger 16 ist so aufgebaut, daß in diesem Falle am Ausgang 18 eine Spannung in der Höhe der Betriebsspannung anliegt. In Fig. 2 ist die Spannung des Ausgangs 18 des Schmitt-Triggers 16 als Funktion der Spannung von dessen Eingang 15 für den Fall aufgetragen, daß die Widerstände 13 und 12 gleiche Werte haben. Der beschriebene Arbeitspunkt ist als Zustand 31 in das Diagramm eingetragen". Die Widerstände 7 und 20 sind so gewählt, daß in diesem Fall die Diode 19 in Sperrichtung vorgespannt ist, so daß kein Strom über sie fließen kann. Steigt der Strom durch den Verbraucher 5 unzulässig an, wächst ebenfalls der Spannungsabfall am Meßwiderstand 2. übersteigt die an einem Teil des Meßwiderstandes 2 abfallende Spannung einen vorher festgelegten Wert, wird der Operationsverstärker 11 ausgesteuert, sein Ausgang nimmt dann einen Spannungswert in Nähe der Betriebsspannung an. Am Eingang 15 des Schmitt-Triggers 16 liegt nun ebenfalls ein Wert nahe der Betriebsspannung an. Der Ausgang 18 des Schmitt-Triggers 16 liegt auf einem Potential, das nahezu dem Potential der Masseleitung entspricht. Dies ist in Fig. 2 als Zustand 32 dargestellt, über die Diode. 19 fließt ein Strom vom Eingang des Schmitt-Triggers 8 zum Ausgang 18 des Schmitt-Triggers 16. Der SchmittTrigger 8 schaltet deswegen um, Relais 4 fällt ab und öffnet damit den Kontakt 3. Der einen zu hohen Strom aufnehmende Verbraucher 5 ist abgeschaltet. Wegen des nun fehlenden Stromflusses über den Meßwiderstand 2 ist die Spannungsdifferenz an den Eingängen der Operationsverstärker 9 und 11 Null. Ihre Ausgänge haben daher nahezu Massepotential. Die. beispielsweise als Glühlampe ausgebildete Anzeigeeinrichtung 10 erlischt, am Eingang 15 des Schmitt-Triggers liegt wieder die halbe Betriebsspannung an. Der Schmitt-Trigger 16 geht in Zustand 33 über, am Ausgang 18 liegt immer noch eine Spannung nahe Massepotential, so daß ein Strom über die Diode 19 nach Masse fließen kann. Das Relais verbleibt daher im abgefallenen Zustand. Dieser ändert sich auch nicht, wenn der Verbraucher entfernt oder durch einen anderen ersetzt wird. Wird, in der Folgezeit Schalter 6 ausgeschaltet, liegt am Eingang 15 des Schmitt-Triggers 16 die Spannung Null an. Der Schmitt-Trigger

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l6 geht in den Zustand J>k über, am Ausgang 18 liegt eine Spannung nahe der Betriebsspannung an. Die Diode 19 ist wieder in Sperrichtung vorgespannt. Bei Einschalten des Schalters 6 wird der Verbraucher wieder mit der Betriebsspannung verbunden. Die Ladezeitkonstante des Kondensators 17 dient dazu, das Ansprechen des Schmitt-Triggers l6 zu verzögern, damit ein kurzzeitiger Stromstoß, wie er beispielsweise beim Einschalten von Glühlampen entsteht, kein Auslösen der Überstromschutzvorrichtung verursacht.

Es ist desweiteren vorteilhaft, den im Laststromkreis liegenden Meßwiderstand 2 so auszubilden, daß er bei zu hohem Strom erhitzt wird und dadurch eine elektrische Verbindung, die beispielsweise eine Lötbrücke im Laststromkreis sein kann, erwärmt und auftrennt, falls die elektrische überstromschutzvorrichtung versagen sollte. Desweiteren kann es vorteilhaft sein, das Relais k mit dem Kontakt 3 durch einen Transistor zu ersetzen. In diesem Falle ist die Basis des Transistors über einen Inverter mit dem Schmitt-Trigger 8 zu verbinden und die Kollektor-Emitter-Strecke entsprechend der Polarität der Betriebsspannung statt des Kontakts 3 in den Laststromkreis zu schalten. Für verschiedene Anwendungsfälle kann es besonders vorteilhaft sein, den Schalter 6 und die Anzeigeeinrichtung 10 in einer zentralen Einheit unterzubringen, mit der mehrere Überstromschutzvorrichtungen schaltbar und überwächbar sind. Desweiteren ist es vorteilhaft, die Schaltung oder Teile davon als integrierte Schaltung auszuführen. Beispielsweise ist es vorteilhaft den Schmitt-Trigger 8 und den Operationsverstärker 9 bzw. l6, 11 in einem oder zwei integrierten Schaltkreisen zu vereinigen.

·ϋββ1β/0332.

Claims

Ansprüche

( 1.Jüberstromschutzvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Meßwiderstand, der zwischen einer Betriebsspannungsquelle und einem elektrischen Verbraucher geschaltet ist und an dem eine Spannung abgreifbar ist, mit einer Einrichtung, die beim Erreichen eines vorgegebenen Spannungsabfalles am Meßwiderstand den Laststromkreis unterbricht, und mit einer Speichereinrichtung, die bei einem Überstrom des Laststromkreises betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur spannungsgesteuerten Unterbrechung des Laststromkreises auch zum Ein- und Ausschalten des Verbrauchers Verwendung findet und daß die Speichereinrichtung die Unterbrechung des Laststromkreises bis zum Ausschalten der obigen Einrichtung aufrechterhält.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachungseinrichtung zur Anzeige des Betriebszustandes vorgesehen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speichereinrichtung ein Zeitglied zur Verzögerung der Abschaltung vorgeschaltet ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsgesteuerte Unterbrechung des Laststromkreises und die Überwachung des Betriebszustandes durch eine zentrale Einheit erfolgt.

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OWGlNAL INSPECTED
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im Laststromkreis liegende Meßwiderstand bei Überstrom erhitzt wird und eine Lötbrücke im Laststromkreis auftrennt, falls die elektrische Einrichtung versagen sollte.

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