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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Steuerelektronik
zwischen den heiden Anshlußklemmen für Lasten die mit dem einen Pol einer Spannungsversorgungsquelle
verbunden sind, einerseits und einer mit dem anderen Pol der Spannungsversorgungsquelle
verbindbaren Anschlußklemme andererseits angeordnet ist, daß in jeder Verbindungsleitung
zwischen einer der Anschlußklemmen und der Steuerelektronik eine Entkopplungsdiode
angeordnet ist, daß
die Polung der Entkopplungsdioden derart gewählt
ist, daß eine Parallelschaltung der Lasten verhindert ist, daß zusätzlich zu den
beiden Anschlußklemmen für Lasten eine direkt an den mit den Lasten verbundenen
Pol der Betriebsspannungsquelle anschließbare Anschlußklemme vorgesehen ist, daß
die zusätzliche Anschlußklemme über weinigstens eine weitere Diode mit mindestens
einem der Anschlußpunkte der Steuerelektronik verbunden ist, daß die Diode derart
gepolt ist, daß ein Kurzschließen der Lasten bzw. der Betriebsspannung bei keiner
Richtung des Laststromes und bei keiner Polung der Betriebsspannung auftreten kann,
während die Steuerelektronik direkt über die weitere Diode mit der Betriebsspannung
versorgt wird.
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Der erfindungsgemäße Schalter weist hauptsächlich den entscheidenden
Vorteil auf, daß er wahlweise in einer Anordnung mit oder ohne Reststrom jeweils
in praktisch allen denkbaren Betriebsarten wie Öffner, Schließer oder Umschalter
verwendet werden kann, und zwar ohne jegliche Veränderung, Umprogrammierung oder
sonstige zusätzliche Maßnahmen. Es kann vielmehr ausschließlich durch die Wahl entsprechender
Anschlußpunkte durch entsprechende Anschlußverbindungen in Abhängigkeit von dem
Verwendungszweck aus der großen Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten die jeweils gewünschte
Funktion erreicht werden.
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Es erweist sich auch als vorteilhaft, daß dann, wenn die zusätzliche
Anschlußklemme nicht verwendet wird, durch die weiteren Dioden keine nachteilige
Wirkung hervorgerufen wird.
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D;e Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt die einzige Figur ein Schaltschema einer besonders
bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.
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Die Funktion der Schaltung nach der Zeichnung wird zunächst für den
Fall beschrieben, daß nur die eine Last 3 angeschiossen ist. Dabei wird ein Pol
der Betriebsspannungsquelle 1. die vorzugsweise eine Wechselspannungsquelle ist,
mit der Anschlußklemme 4 des elektronischen Schalters 2 direkt verbunden, während
der andere Pol der Betriebsspannungsquelle 1 über die Last 3 mit der Anschlußklemme
5 des elektronischen Schalters 2 verbunden wird. Die Betriebsspannung wird über
die in einer Brückenschaltung betriebenen Dioden 7, 8, 9 und 10 gleichgerichtet.
Der Pluspol der Gleichspannung wird über die Entkopplungsdiode 11 dem Anschlußpunkt
14 der Steuerelektronik 13 zugeführt, während der Minuspol über die Entkopplungsdiode
12 an den Anschlußpunkt 15 der Steuerelektronik 13 geschaltet ist.
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Die Steuerelektronik 13 enthält im Prinzip eine Versorgungseinrichtung,
die im einfachsten Fall aus einem Vorwiderstand zur Begrenzung der Stromaufnahme
bestehen kann oder ein Spannungsregler oder Stromregler oder eine Kombination aus
beiden sein kann, einen Gleichspannungsverstärker mit zwei antivalenten Ausgängen,
und einen berührungslos beeinflußbaren Oszillator, der den Gleichspannungsvtrstärker
steuert.
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Diese an sich bekannten Baugrupnn der Steuerelektronik 13 sind im
einzelnen nicht dargestellt und bedürfen keiner Erläuterung.
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Die beiden antivalenten Ausgänge des Gleichspanungsverstärkers in
der Steuerelektronik 13 sind auf die nschlußpunkte 16 und 17 geschaltet. Die Schaltung
ist 0 aufgebaut, daß bei nicht beeinflußtem Oszillator der ausgang 16 nicht durchgeschaltet
und der Ausgang 17
durchgeschaltet ist. Wird der Oszillator beeinflußt, kehrt sich
der Zustand der Ausgänge 16 und 17 um.
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Bei nicht beeinflußtem Oszillator, d. h. Lbei nicht durchgeschaltetem
Ausgang 16, wird der Thyristor 18.
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dessen Gate mit dem Ausgang 16 direkt verbunden ist, nicht gezündet.
Die gleichgerichtete Betriebsspannung 1 steht in voller Höhe über die entsprechend
gepolten Entkopplungsdioden 11 und 12 an den Anschlußpunkten 14 und 15 der Steuerelektronik
13. Durch die Last 3 fließt nur ein geringer Strom, und zwar der Strom, der von
der Steuerelektronik 13 aufgenommen wird.Dieser Strom wird Reststrom genannt.
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Wird der Oszillator beeinflußt, schaltet der Ausgang 16 der Steuerelektronik
13 durch. Der Thyristor 18 wird gezündet, und die Anoden-Kathoden-Strecke des l'hyristor
18 schließt den Pluspol mit dem Minuspol der Gleichrichterbrücke 7,8,9 und 10 kurz
In diesem Betriebszustand wird die Steuerelektronik 13 nicht mehr mit Spannung bzw.
Strom versorgt. Der einmal gezündete Thyristor 18 bleibt jedoch so lange durchgeschaltet,
bis sein Haltestrom unterschritten wird, was bei einer als WechJelspannung ausgebildeten
Betriebsspannt;ng in jedem Stromnulldurchgang erfolgt.
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Wird also bei einem Nulldurchgangdes Lastsiromes der Thyristor 18
abgeschaltet, so ist zunächst die gleichgerichtete Betriebsspannung 1 wieder an
die Steuerelek tronik 13 geschaltet. Die Steuerelektronik 13 kann jedoch auch bei
beeinflußtem Oszillator den Thyristor 18 nur dann zünden, wenn die Spannung an der
Steuerelektronik 13 bzw. die Betriebsspannung eine Höhe erreicht hat, die zur Zündung
des Thyristors 18 ausreichend ist. Das bedeutet, daß nacfijedem-Nulldurchgang des
Laststromes die Betriebsspannung zuerst die Steuerelektronik 13 versorgen muß,;
bevor es zu einer erneuten Zündung des Thyristors 18 ka' mien kann. Hierdurch beding,
tritt ein Spannungsabfall auf, d. h die Betriebsspannung f wird nicht in voller
Höhe an die Last 3 durchgeschaltet.
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Wird die Beeinflussung des Oszillators aufgehoben, so wird der Ausgang
16 nach dem nächsten Nulldurchgang des Laststromes nicht mehr durchgeschaltet. Eine
erneute Zündung des Thyristors 18 erfolgt nicht mehr; die gleichgerichtete Betriebsspannung
steht wieder in voller Höhe und während der gesamten Zeit, in der der Oszillator
nicht beeinflußt ist, an der Steuerelektronik 13. Durch die Last 3 fließt nur der
Reststrom.
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Die Steuerelektronik t3 kann mit einer Versorgungsspannung von ca.
5 V bei einem Stromverbrauch von ca.
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2 mA arbeiten. Der elektronische Schalter 2 ist ab einer Betriebsspannung
von ca. 7 V arbeitsfähig. Die maximal zulässige Höhe der Betriebss?annung wird im
wesentli chen durch die Sperrspannung der verwendeten Dioden, Thyristoren und Bauelemente
in der Steuerelektronik 13 bestimmt. Betriebsspannungsliereiche von 7 V bis 250
V bei einem Reststrom von 2 mA sind heute übliche Werte.
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Wird nur die zweite Last 19 angeschlossen,-so wird ein Pol der Betriebsspannungsquelle
I direkt mit der Anschlußklemme 4 verbunden, während der andere Pol über die Last
19 an die Anschlußklemme 6 geschaltet ist, Die Betriebsspannung wird über die Dioden
20, 21, 22 und 23 gleichgerichtet. Der Pluspol der Gleichspannung ist über die Entkopplungsdiode
24 dem A»schlußpunkt 14 der Steuerelektronik 13 zugeführt, während der Minuspol
aber die Entkopplungsdiode 25 -an den Anschlußpunkt 15 der Steuerelektronik 13 geschaltet
ist. Der Ausgang 17 der Steuerelektronik 13 ist mit dem Gate des Thyristors 26 direkt
verbunden. Die Anode
und die Kathode des Thyristors 26 sind zwischen
dem Pluspol und dem Minuspol des Brückengleichrichters aus den Dioden 20, 21,22
und 23 geschaltet.
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Da der Ausgang 17 zum Ausgang 16 der Steuerelektronik 13 antivalent
ist. wird in der bereits beschriebenen Art die Zündung des Thyristors 26 bei nicht
beeinflußtem Oszillator erfolgen, während bei beeinflußtem Oszillator keine Zündung
erfolgt. Die Anschlußklemme 6 hat gegenüber der Anschlußklemme 5 des elektronischen
Schalters 2 also ebenfalls antivalentes Verhalten. Wenn eine Last an die Anschlußklemme
5 angeschaltet ist. hat der elektronische Schalter 2. z. B.
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»Schließerverhalten«. während bei einem Anschluß einer Last an die
Anschlußklemme 6 der elektronische Schalter 2 »Öffnerverhalten« hat. Beim Betrieb
des elektronischen Schalters 2 mit nur einer Last ist es selbstverständlich möglich.
die Last mit jedem Anschlußpunkt des elektronischen Schalters 2 zu verbinden. ohne
daß die Funktion beeinträchtigt wird.
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Beim Betrieb des elektronischen Schalters 2 mit nur einer Last haben
die Entkopplungsdioden 11 und 12 sowie 24 und 25 folgende Funktion: Ist nur die
Last 3 in der beschriebenen Art angeschlossen und der Thyristor 18 nicht gezündet,
so ist der Thyristor 26 gezündet. In diesem Betriebszustand verhindert bei der einen
Polarität der Betriebsspannung die Entkopplungsdiode 24 und bei der umgekehrten
Polarität der Betriebsspannung die Entkopplungsdiode 25. daß die Betriebsspannung
über den durchgeschalteten Thyristor 26 an die Last 3 durchgeschaltet werden kann.
In der Last 3 fließt also tatsächlich nur der Reststrom. Ist nur die Last 19 in
der beschriebenen Art angeschlossen und der Thyristor 26 nicht gezündet. so ist
der Thyristor 18 gezündet. In diesem Betriebszustand verhindert bei der einen Polarität
der Betriebsspannung die Entkopplungsdiode 11 und bei umgekehrter Polarität der
Betriebsspannung 1 die Entkopplungsdiode 12. daß die Betriebsspannung iiber den
durchgeschalteten Thyristor 18 an die Last 19 durchgeschaltet werden kann. In der
Last 19 fließt also tatsächlich nur der Reststrom.
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Sind an den elektronischen Schalter 2 beide Lasten 3 und 19 gleichzeitig
angeschlossen, übernehmen die F.ntkopplungsdioden 11 und 12 sowie 24 und 25 folgende
Funktion: Ist die Betriebsspannung über den Thyristor 18 an die Last 3 durchgeschaltet,
so verhindern die Entkopplungsdioden 11 und 12. daß auch die Last 19 über den Thyristor
18 an die Betriebsspannung geschaltet wird. Ist die Betriebsspannung über den Thyristor
26 an die Last 19 durchgeschaltet. so verhindern die Entkopplungsdioden 24 und 25.
daß auch die Last 3 über den Thyristor 26 an die Betriebsspannung geschaltet ist.
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Beim Betrieb mit zwei Lasten gleichzeitig tritt noch folgende Besonderheit
auf: Ist die Betriebsspannung über den Thyristor 18 an die Last 3 durchgeschaltet.
so wird die Steuerelektronik 13 über die Last 19 weiter mit Spannung versorgt. d.
h. daß nach dem Löschen des Thyristors 18 beim Nulldurchgang des Laststromes der
Thyristor 18 sofort gezündet werden kann. da an der Steuerelektronik 13 Spannung
ansteht. Die Betriebsspannung wird damit in voller Höhe an die Last 3 durchgeschaltet.
Das gleiche tritt dann auf. wenn die Betriebsspannung über den Thyristor 26 an die
Last 19 durchgeschaltet ist. Die Steuerelektronik 13 wird dann über die Last 3 ständig
mit Spannung versorgt.
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Wenn an den elektronischen Schalter 2 zwei Lasten gleichzeitig angeschlossen
sind. hat der elektronische Schalter 2 ein Verhalten. das einem »Umschalter«
entspricht.
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Es ist möglich. den elektronischen Schalter 2 nach der Zeichnung
so zu vereinfachen. daß die Entkopplungsdioden 12 und 25 entfernt werden und der
Anschlußpunkt 15 der Steuerelektronik 13 direkt mit der Anschlußklemme 4 des elektronischen
Schalters 2 verbunden wird. Ist die Betrieb.,spannung eine Gleichspannung oder pulsierende
Gleichspannung. tritt keinerlei Änderung der grundsätzlichen Funktion auf. Ist die
Betriebsspannung jedoch eine Wechselspannung. so wird die Steuerelektronik 13 nur
mit einer Halbwelle der Betriebsspannung versorgt. Außerdem könnten die Thyristoren
18 und 26 nur in einer Halbwelle gezündet werden, wenn nicht besondere Maßnahmen
in der Steuerelektronik 13 getroffen werden. um eine Zündung über mindestens zwei
Halbwellen zu gewährleisten. Die besonderen Maßnahmen können darin bestehen. daß
in der Steuerelektronik 13 Kondensatoren zur Energiespeicherung angeordnet werden.
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Der Reststrom kann an dem elektronischen Schalter 2 dadurch beseitigt
werden. daß die Anschlußklemme 27 direkt mit der Betriebsspannungsquelle 1 verbunden
wird, und zwar mit demjenigen Pol. der direkt mit der Last oder den Lasten verbunden
ist. Erfindungsgemäß werden bei der Einschaltung und Polung der weiteren Dioden
28 und 29 die Kathode der Diode 29 mit dem Anschlußpunkt 14 der Steuerelektronik
13 und dadurch zugleich mit den beiden Kathoden der Entkopplungsdioden 11 und 24
sowie die Anode der Diode 28 mit dem Anschlußpunkt 15 der Steuerelektronik 13 und
dadurch zugleich mit den Anoden der Entkopplungsdioden 12 und 25 und die Anode der
Diode 29 mit der Kathode der Diode 28 verbunden und dieser Verbindungspunkt auf
die Anschlußklemme 27 im elektronischen Schalter 2 geschaltet.
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Auch bei an sich abgeschalteter Last fließt durch die Last kein Reststrom.
da bei der einen Polarität der Betriebsspannung die Steuerelektronik 13 über die
Diode 29 und bei der umgekehrten Polarität der Betricbsspannung die Steuerelektronik
13 über die Diode 28 direkt gespeist werden kann. Bei der einen Polarität der Betriebsspannung
ist die Diode 29 der Reihenschaltung der Last 3 mit den beiden Dioden 9 und 11 und/oder
der Reihenschaltung der Last 19 und den beiden Dioden 22 und 24 parallel geschaltet.
Bei der umgekehrten Polarität der Betriebsspannung ist die Diode 28 der Reihenschaltung
der Dioden 8 und 12 und der Last 3 und/oder der Reihenschaltung der Dioden 21 und
25 und der Last 19 parallelgeschaltet.
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Trotz dieser an sich vorgenommenen Parallelschaltung wird durch die
besondere Polung der Dioden 28 und 29 verhindert. daß ein Kurzschluß der Last bzw.
der Betriebsspannung 1 auftritt.
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Die Steuerelektronik 13 ist. auch wenn nur eine Last angeschlossen
ist. auch bei durchgeschaltetem Thyristor ständig mit Spannung bzw. Strom versorgt.
Die Betriebsspannung wird dadurch nach jedem Nulldurchgang des Laststromes sofort
in voller Höhe an die Last durchgeschaltet.
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Es ist möglich. den elektronischen Schalter 2 so zu vereinfachen,
daß die Dioden 12. 15 und 28 entfernt werden und der Anschlußpunkt 15 der Steuerelektronik
13 direkt mit der Anschlußklemme 4 des elektronischen Schalters 2 verbunden wird.
Ist die Betriebsspannung eine Gleichspannung oder pulsierende Gleichspannung.
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tritt keinerlei Anderung der grundsätzlichen Funktion auf. Ist die
Betriebsspannung jedoch eine Wechselspannung. so wird die Steuerelektronik 13 nur
mit einer
Halbwelle der Betriebsspannung versorgt. Außerdem könnten
die Thyristoren 18 und 26 nur in einer Halbwelle gezündet werden, wenn nicht besondere
Maßnahmen in der Steuerelektronik 13 getroffen werden, um eine Zündung über mindestens
zwei
Halbwellen zu gewährleisten. Beispielsweise könnten gemäß den obigen Erläuterungen
in der Steuereiektronik 13 Kondensatoren zur Energiespeicherung verwendet werden.