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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Relaisvorrichtung, welche einen
Haltestrom, der an eine Spule angelegt wird, stabilisiert und begrenzt.
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Eine
Relaisvorrichtung, welche durch Modularisierung mehrerer Relaiseinheiten
auf einer gewöhnlichen
Verdrahtungsplatte (Basisplatte) erreicht wird, wird in einem Fahrzeug
oder dergleichen verwendet, da viele Relais innerhalb eines kleinen,
begrenzten Raumes integriert werden können. Beispielsweise schlägt die USP
6,686,821 B2 (JP-A-2002-343216) eine Relaisvorrichtung vor, welche
eine Trägerplatte
als Leiterplatte verwendet. Die Trägerplatte wird dadurch bereitgestellt,
daß ein
führungsrahmenförmiger Pressformgegenstand,
welcher Metallstücke
zur Verdrahtung verwendet, einen Kunstharzformpressverfahren unterworfen
wird. Die Endabschnitte dieser Metallstücke zur Verdrahtung sind gebogen
und werden als Verbindungsanschlüsse
verwendet.
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Darüberhinaus
schlägt
die JP-A-2000-83310 eine Relaisvorrichtung vor, bei welcher eine
Leiterplatte, die ein daran montiertes integriertes Schaltungselement
(IC) aufweist, senkrecht an einer Basisplatte befestigt ist.
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In
letzter Zeit wird immer mehr eine Verkleinerung der Relaisvorrichtungen
gefordert, wobei der Abstand zwischen den jeweiligen Relaiseinheiten
einer jeden Relaisvorrichtung verringert wird. Dadurch beeinflußt die Spulenerwärmung, welche
durch den an die jeweiligen Spulen angelegten Strom verursacht wird,
angrenzende Relaiseinheiten durch den engen Abstand oder durch die
Metallstücke
zur Verdrahtung des Basisplatte der Anschlüsse.
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Es
ist schwierig, die Wärme
von den Spulen abzustrahlen, da jede Relaiseinheit von anderen Relaiseinheiten
oder dergleichen umgeben ist. Daraus resultierend begrenzt ein Anstieg
der Spulentemperatur wesentlich die Verkleinerung der Relaisvorrichtung.
Außerdem
wird Jahr für
Jahr immer mehr eine Energieeinsparung der Relaisvorrichtung gefordert.
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Um
dieses Problem zu lösen,
wird überlegt, daß eine an
die Spule angelegte Spannung verringert wird, nachdem eine Kontaktpunktbetätigung,
welche auf der Stromversorgung von Spulen basiert, abgeschlossen
wurde, wodurch die Erwärmung
der Spulen verringert wird. In diesem Fall verursacht jedoch eine
Streuung bei der Spulenherstellung oder ein Anstieg der Temperatur,
einen Anstieg des Spulenwiderstandes. Daher muß die an die Spule angelegte Spannung
(Haltespannung) unter Berücksichtigung des
Anstiegs des Spulenwiderstand verringert werden. Daraus resultierend
kann, wenn beispielsweise Strom nur an eine Relaiseinheit angelegt
wird, oder wenn die äußere Temperatur
niedrig ist, und daher ein Anstieg des Spulenwiderstand gering ist,
die Haltespannung tatsächlich
nicht verringert werden, obwohl erwartet wird, daß sie ursprünglich auf
einen niedrigeren Wert verringert wird.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Relaisvorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, welche die Spulenerwärmung
und den Leistungsverbrauch verringert, ohne die Zuverlässigkeit
einer Kontaktpunktbetätigung
zu verlieren, so daß die
Verkleinerung und Gewichtseinsparung weiter gefördert werden kann.
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Um
die vorstehende Aufgabe zu lösen,
weist eine Relaisvorrichtung gemäß einem
Aspekt der Erfindung eine Stromversorgungssteuerungsschaltung auf,
welche eine haltestromstabilisierende und -begrenzende Schaltung
enthält.
Diese Schaltung steuert den Haltestrom als Spulenversorgungsstrom
einer Relaiseinheit, nachdem eine Kontaktpunktbetätigung,
basierend auf der Spulenstromversorgung abgeschlossen wurde. Daher
wird der Haltestrom auf einem vorherbestimmten Wert gehalten, welcher niedriger
ist, als der Betriebsstrom als Spulenversorgungsstrom wenn die Kontaktpunktbetätigung ausgeführt wird,
und welcher zudem höher
ist, als ein Mindestwert für
den Haltestrom bei welchem ein Relaiszustand unter Spulenstromversorgung
gehalten wird.
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Auch
wenn eine Umgebungsveränderung
im Haltestrom der Spulen auftritt, eine Stromquellenspannung, etc.,
ist der Strom zum Halten des Haltestroms, das bedeutet der Kontaktpunktbetätigungszustand,
stabilisiert. Daher ist es nicht notwendig eine Haltestromverringerungsspanne
unter Berücksichtigung
der Umgebungsveränderung
zu verringern. Daher können
der Stromverbrauch der Spule und die Spulenerwärmung deutlicher verringert
werden, ohne die Zuverlässigkeit
bzw. Sicherheit der Haltebetätigung
zu stören,
nachdem die Kontaktpunktbetätigung
basierend auf der Spulenstromversorgung abgeschlossen wurde.
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Insbesondere
wird der Kontaktpunktzustand, nachdem die Kontaktpunktbetätigung basierend
auf der Spulenstromversorgung abgeschlossen wurde, aufrechterhalten,
indem ein Betrag eines magnetische Flusses im wesentlichen proportional
zum Spulenversorgungsstrom auf einem zulässigen minimalen Betrag des
magnetische Flusses oder mehr gehalten wird. Das bedeutet, der Spulenversorgungsstrom
kann sicher auf einem vorbestimmten Wert (exakter Haltestromwert)
gehalten werden, der den minimalen Haltestromwert korrespondierend
zum dem Spulenversorgungsstrom übersteigt,
bei welchem der Betrag des magnetischen Flusses mit dem zulässigen minimal
Wert des magnetischen Flusses korrespondiert. Die Differenz zwischen
dem vorherbestimmten Wert und dem minimalen Haltestromwert korrespondiert
mit einer Stromspanne.
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Demgemäß wird der
Spulenversorgungsstrom selbst dann, wenn der Widerstand einer Spule auf
Grund äußerer Temperatur
oder Selbsterwärmung
variiert, oder weil sie durch angrenzende Spulen aufgeheizt wird,
oder wenn die Stromquellenspannung verändert wird, auf dem exakten
Haltestromwert gehalten. Dadurch kann eine Beschädigung sowie eine Erwärmung der
Spulen unter stabiler Beibehaltung des Kontaktpunktzustandes weiter reduziert
werden.
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Auf
der anderen Seite wird, wenn die an die Spule angelegte Spannung
in einem vorherbestimmten Maß unter
Berücksichtigung
ihrer Nennspannung reduziert wird, der Spulenversorgungsstrom auf Grund
einer Veränderung
des Spulenwiderstands, welche durch die Spulentemperatur verursacht
wird, verändert,
und der Spulenversorgungsstrom kann nicht deutlich reduziert werden.
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Darüberhinaus
hat eine Relaisvorrichtung gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung eine Stromversorgungssteuerungsschaltung
und eine Auffrisch-Schaltung. Die Stromversorgungssteuerungsschaltung
hat eine Haltestrom-begrenzende Schaltung zur Steuerung der Halteleistung
korrespondierend zur einer an eine Spule einer Relaiseinheit angelegten
Leistung, nachdem eine Kontaktpunktbetätigung basierend auf der Spulenstromversorgung
abgeschlossen ist. Daher wird die Halteleistung auf einem vorherbestimmten
Wert gehalten, der niedriger ist, als eine Kontaktpunktbetätigungsleistung,
korrespondierend zu einer Leistung, die an die Spule der Relaiseinheit
angelegt wird, wenn die Kontaktpunktbetätigung ausgeführt wird,
und auch größer als
ein minimaler Haltespannungswert ist, bei welchem ein Relaiszustand
bei der Spulenstromversorgungszeit gehalten werden kann. Die Auffrisch-Schaltung
erhöht
periodisch den Haltestrom während
der Haltestrom an die Spule angelegt ist.
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Insbesondere
wird, bei einer Relaisvorrichtung, bei welcher die Halteleistung
zum Halten des Kontaktpunktzustands, nachdem der Kontaktpunkt der
Relaiseinheit betätigt
wurde, auf weniger als die Kontaktpunktpunktbetätigungsleistung für die Kontaktpunktbetätigung reduziert
wird, die Kontaktpunktbetätigungsleistung
periodisch an die Spule der Relaiseinheit in einem Zutand angelegt,
daß ein
früherer Zustand
gehalten wird. Um die Halteleistung zum Halten des Kontaktpunktzustandes
niedriger zu halten als die Kontaktpunktbetätigungsleistung, kann die Halteleistung
auf einen konstanten Wert eingestellt werden, der niedriger ist,
als die Kontaktpunktbetätigungsleistung,
oder die an die Spule angelegte Spannung kann einfach innerhalb
einer Kontaktpunktzustandshaltespanne im Vergleich zur Kontaktpunktbetätigungszeit
verringert werden.
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Demgemäß wird,
auch wenn der Zustand des Kontaktpunktes der Relaiseinheit, deren
Spule mit Halteleistung versorgt wird, die niedriger ist, als die
Kontaktpunktbetätigungsleistungsdurchgänge auf
Grund eine Faktors, beispielsweise durch das Auftreten mechanischer
Beeinflussung, oder Rauschen bzw. Schwanken der Stromquellenspannung, die
Kontaktpunktbetätigungsleistung
periodisch für eine
kurze Zeit angelegt, um den Kontaktpunktzustand wieder herzustellen.
Demgemäß kann,
verglichen mit dem Fall, bei dem die Kontaktpunktbetätigungsleistung
ständig
die Spule der Relaiseinheit angelegt wird, der Kontaktpunktzustand,
bei gleichzeitiger Realisierung der Energieersparnis und Verringerung
der Spulenerwärmung,
stabiler gehalten werden.
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Vorzugsweise
ist die Verbindung des Anschlusses einer jeden Relaiseinheit mit
den Metallstücken
zur Verdrahtung, sowie die Verbindung des Anschlusses der integrierten
Schaltung mit den Metallstücken
zur Verdrahtung durch Schweißen
in die selbe Richtung ausgeführt.
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Die
vorstehend beschriebene Aufgabe sowie andere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung, werden anhand der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
verdeutlicht. In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
schematische Draufsicht, welche die innere Konstruktion eines Relaisgehäuses darstellt,
an welchem eine Relaisvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung montiert ist;
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2 eine
Seitenansicht der inneren Konstruktion der Relaisvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
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3 eine
Draufsicht, welche die innere Konstruktion der Relaisvorrichtung
gemäß der Ausführungsform
darstellt;
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4 ein
Schaltbild, daß die
Relaisvorrichtung gemäß der Ausführungsform
zeigt;
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5 ein
Ablaufdiagramm, daß einen
Arbeitsvorgang der Relaisvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
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6 ein
Schaltbild, daß eine
erste Modifikation der Relaisvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
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7 ein
Schaltbild, daß eine
zweite Modifikation der Relaisvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
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8 ein
Schaltbild, daß eine
dritte Modifikation der Relaisvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
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9 ein
Schaltbild, daß eine
siebte Modifikation der Relaisvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt; und
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10 ein
Schaltbild, daß eine
achte Modifikation der Relaisvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
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[Ausführungsform]
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Bezugnehmend
auf 1, hält
ein Relaisgehäuse 1 an
seiner Bodenplatte 1a eine Relaisvorrichtung 2,
acht kleine Relais 3, sechs große Relais 4, eine
Sicherungstafel 5 und eine Anschlußtafel 6 zur externen
Verbindung. Diese Elemente sind wechselseitig miteinander über eine
Sammelschiene bzw. Verteilerschiene (nicht dargestellt) verbunden.
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Wie
in 2 dargestellt, ist die Relaisvorrichtung 2 in
einer Kunstharzbox 20 untergebracht, und eine Basisplatte 21 ist
an der Bodenfläche
der Kunstharzbox 20 be festigt. Eine Relaiseinheit 22 und eine
Steuerschaltung 23 sind an der Basisplatte 21 befestigt.
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Die
Basisplatte 21 weist eine Kunstharzplatte auf, welche Metallstücke zur
Verdrahtung 24 enthält,
die durch Stanzung gemustert sind. Einige Metallstücke zur
Verdrahtung 24, die mit der Relaiseinheit 22 und
der Steuerschaltung 23 verbunden werden sollen, sind an
gewünschten
Orten der Basisplatte 21 vorgesehen bzw. vorbereitet. Einige
Metallstücke
zur Verdrahtung 24, welche sich nach außen erstrecken, weisen Anschlüsse zur
externen Verbindung auf.
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Wie
in 3 dargestellt ist, hat die Relaisvorrichtung 2 vier
Relaiseinheiten 22, welche seitwärts in einer Linie angeordnet
sind, und die Steuerungsschaltung 23 ist angrenzend an
eine von zwei Relaiseinheiten 22 in einem mittlerem Abschnitt
bzw. Mittelabschnitt angeordnet.
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Die
Steuerungsschaltung 23 weist einen Bipolar IC 27,
externe Widerstandselemente 28a bzw. 28b, eine
Zener-Diode 28c und einen Kondensator 29 auf.
Die Steuerschaltung 23 zur Steuerung des Antriebs einer
jeden Relaiseinheit 22 kann in Abhängigkeit ihrer Anwendung modifiziert
werden. Eine notwendige Anzahl von Spitzen der Metallstücke zur Verdrahtung 24 erstreckt
sich senkrecht oder vertikal von der Basisplatte 21 um die Steuerschaltung 23. Die
jeweiligen Anschlüsse
des Bipolar IC's 27,
der externen Widerstandselemente 28a bzw. 28b,
der Zener-Diode 28c und des Kondensators 29 sind
mit den Spitzen der korrespondierenden Metallstücke zur Verdrahtung 24 verschweißt. Gleichermaßen sind
die Anschlüsse
der jeweiligen Relaiseinheiten 22 mit den Spitzen der korrespondierenden
Metallstücke
zur Verdrahtung 24, welche sich senkrecht von der Basisplatte 21 um
die Relaiseinheiten 22 erstrecken, verschweißt.
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Die
Spitzenabschnitte 26 der Metallstücke zur Verdrahtung 24 bilden
die Stromquellenanschlüsse.
Die zwei Spitzenabschnitte der Metallstücke zur Verdrahtung 24 sind
derart an den linken und rechten Seiten angeordnet, daß sie senkrecht
zur Basisplatte 21 gebogen sind. Die Anschlüsse 25 und 26 für die externe
Verbindung der Re laisvorrichtung 2 sind mit Drähten der
Verteilerschiene (nicht dargestellt) in der Harzbox 20 mittels
Schweißen
verbunden.
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Nachfolgend
wird der Hauptteil der Schaltungskonstruktion der Relaisvorrichtung 2 unter
Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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Die
Relaisvorrichtung 2 hat die Stromquellenanschlüsse 26,
einen Masseanschluß 31,
einen Anschluß zur
Eingabe serieller Signale 37, sowie Kontaktpunktanschlüsse 33 der
jeweiligen Relaiseinheiten 22. Jede der Relaiseinheiten 22 hat
einen normalerweise geöffneten
Kontaktpunkt, sowie eine Spule 34, um diesen anzutreiben.
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Die
Steuerschaltung 23 hat einen Stromversorgungsanschluß 35,
einen Masseanschluß 36,
einen Anschluß Eingabe
serieller Signale 37, Spulenanschlüsse 38, die mit den
Spulen 34 der jeweiligen Relaiseinheiten 22 verbunden
sind, sowie Anschlüsse
zur Verbindung der externen Elemente. Die Steuerschaltung 23 hat
eine Schaltung zur Stromversorgung mit konstanter Spannung 39,
sowie eine Kommunikationsinterfaceschaltung 40. Darüberhinaus hat
die Steuerschaltung 23 für jede Relaiseinheit 22 auch
einen Timerzähler 41,
eine Stufenschaltung 42, einen stromstabilisierenden Schaltungsabschnitt 43, sowie
einen Treibertransistor 44.
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Nachfolgend
wird die Steuerfunktion einer Relaiseinheit 22 der Relaisvorrichtung 2 unter
Bezugnahme des Ablaufdiagramms von 5 beschrieben.
Die Funktion der Stufenschaltung 42 ist nicht mit dieser
Ausführungsform
verbunden, daher wird auf eine Beschreibung verzichtet. Die Steuerfunktion
der anderen Relaiseinheiten 22 ist die selbe, wie die vorstehend
beschriebene.
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Ein
digitales Signal, das an den Anschluß zur Eingabe serieller Signale 37 der
Relaisvorrichtung 2 eingegeben wird, wird durch die Kommunikationsinterfaceschaltung 40 interpretiert,
und die Kommunikationsinterfaceschaltung 40 steuert die
Funktion einer jeden Relaiseinheit 22 wie nachfolgend beschrieben.
Wenn die Kommunikationsinterfaceschaltungen eine ON-Anweisung einiger
Timerzähler 41 einer
Relaisein heit 22 interpretiert, ordnet sie den Start einer Zählfunktion
der Timerzähler 41 der
korrespondierenden Relaiseinheit 22 an, und aktiviert gleichzeitig einen
Transistor mittels einer OR-Schaltung, wodurch der Treibertransistor 44 zum
Antrieb der Spule mit der Stromversorgung der Spule 34 der
korrespondierenden Relaiseinheit 22 mit einer Nennspannung beginnt.
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Wenn
eine vorher eingestellte Verzögerungszeit,
welche im Timerzähler 41 derart
eingestellt ist, daß sie
länger
als die Zeit ist, welche benötigt wird,
bis die Kontaktpunktbetätigung
der Relaiseinheit 22 abgeschlossen ist, verstreicht, schaltet
der Timerzähler 41 den
Transistor T aus, und weist außerdem
den Stromstabilisierungsschaltungsabschnitt 43 an, daß ein vorher
bestimmter konstanter Stromwert der niedriger ist als der angelegte
Strom, welcher in den Treibertransistor 44 fließt, um die
Spule bis zu diesem Moment anzutreiben, in den Treibertransistor 44 fließt. Dementsprechend
hält der
stromstabilisierende Schaltungsabschnitt 43 den Emitterstrom
des Treibertransistors 44 zum Treiben der Spule auf dem vorher
bestimmten, konstanten Wert.
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Dieser
konstante Strom wird auf einen Wert gesetzt, der geringfügig größer ist
(beispielsweise um einige Prozent bis zu 10 Prozent) als der minimale
Wert, bei welchem der Kontaktpunktzustand der Relaiseinheit 22 aufrechterhalten
werden kann. Demgemäß wird ein
konstanter Haltestrom mit einer genauen Größe an die Spule 34 angelegt,
und sowohl der Stromverbrauch als auch die Spulenerwärmung können effektiv
reduziert werden, während
die korrespondierende Relaiseinheit 22 den Kontaktpunktzustand
aufrecht erhält.
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Danach
führt der
Timerzähler 41 jedesmal wenn
eine vorherbestimmte Zeit vergangen ist, eine Auffrischoperation
aus, indem er einen Transistor T lediglich für eine vorherbestimmte kurze
Zeit aktiviert. Ein Nennstrom wird lediglich für kurze Zeit an die Spule 34 angelegt.
Diese vorbestimmte kurze Zeit ist derart eingesetzt bzw. eingestellt
daß der
Kontaktpunktzustand verändert
werden kann.
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Demgemäß kann,
selbst wenn der Kontaktzustand durch eine unerwartete mechanische
Beeinflussung der Relaiseinheit 22 oder dergleichen verändert wird,
der Kontaktzustand auf den ursprünglichen
Zustand durch die Auffrischoperation zurückgesetzt werden. Dadurch ist
es möglich,
den Haltestrom zu reduzieren, und dabei die Veränderung des Kontaktpunktzustandes
zu vernachlässigen,
welche durch das Auftreten einer derartig unerwarteten Situation
verursacht wird.
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Als
stromstabilisierender Schaltungsabschnitt 43 kann eine
bekannte Konstantstromschaltung verwendet werden, bei der ein Temperatursignal auf
der Basis eines Spannungsabfalls erfaßt wird, indem eine konstante
Spannung an eine Thermistor oder ein Widerstandselement, das die
selbe Temperaturveränderungscharakteristik
wie die Spule 34 aufweist, angelegt wird, wobei dann der
Ausgabestrom einer Rückkopplungssteuerung
unterworfen wird, unter Verwendung des Temperatursignals zur Erreichung
eines konstanten Stromes.
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Darüber hinaus
ist es aufgrund des wärmereduzierenden
Effekts dieser Ausführungsform
möglich,
die Mehrzahl der Relaiseinheiten 22 sowie die Steuerschaltung 23 in
eine kompakte Größe zu integrieren,
während
ein Temperaturanstieg, verursacht durch einen synergetischen Effekt
der Erwärmung entsprechender
Teile unterdrückt
wird.
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(1. Modifikation)
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Wie
in 6 dargestellt, beinhaltet eine Schaltung zum Halten
des Spulenstroms eine Spiegelschaltung 100. Diese Spiegelschaltung 100 weist einen
ersten Transistor 101, sowie einen zweiten Transistor 102,
Kollektorwiderstände 104 bzw. 105 des
ersten Transistors 101, und Steuertransistoren 106 bzw. 107 auf.
Eine Stromquellenspannung (Batteriespannung) VB wird durch die Spule 34 an
die Kollektorelektrode des zweiten Transistors 102 angelegt.
Eine konstante Stromquellenspannung Vc wird an die Transistoren 106 und 107 angelegt.
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Wenn
die Kontrolltransistoren 106 und 107 ausgeschaltet
sind, fließt
kein Basisstrom durch den zweiten Transistor 102 korrespondierend
zum Treibertransistor zum Antreiben der Spule, und die Stromversorgung
zur Spule 34 wird auf OFF gesetzt. Wenn der Steuertransistor 106 eingeschaltet
bzw. aktiviert wird, fließt
ein hoher Strom in die Spiegelschaltung 100 bei einem geringen
Widerstand des Kollektorwiderstands 104. Der zweite Transistor 102, der
als der Treibertransistor zum Antreiben der Spule dient, führt eine
Sättigungsoperation
aus. Daher ist die Kollektorelektrode des zweiten Transistors 102 im Wesentlichen
auf das Erdpotential geerdet. Daher wird die Spule 34 mit
der Nennspannung eingeschaltet.
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Wenn
der Steuertransistor 106 abgeschaltet bzw. deaktiviert
und der Steuertransistor 107 aktiviert wird, fließt der Haltestrom,
der dem Spiegelstrom entspricht, welcher quadratisch zum Strom des
ersten Transistors 101 ist, durch den zweiten Transistor 102 in
die Spule 34 bei einem hohen Widerstand des Kollektorwiderstands 105,
der mit dem Steuertransistor 107 verbunden ist. Der Kollektorwiderstand 105 besteht
aus einem Material das eine gering Temperaturvariation aufweist.
Demgemäß ist es
möglich,
einen Haltestrom der stabil gegenüber Temperaturveränderungen
ist, an die Spule 34 anzulegen.
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(2. Modifikation)
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Eine
Schaltung um den Haltestrom der Spule 34 konstant zu machen
oder um eine temperaturabhängige Änderung
zu reduzieren, kann wie in 7 dargestellt
ausgebildet sein. Diese Schaltung hat einen Widerstand 108 als
Kollektorladung des zweiten Transistors 107 der Spiegelschaltung 100,
dargestellt in der Schaltung in 6. Sie weist
außerdem
einen Emitterfolgetransistor 109 als einen Treibertransistor zum
Antreiben der Spule auf. Ein Kontaktpunktpotential zwischen dem
Widerstand 108 und dem zweiten Transistor 102 wird
an die Basiselektrode des Emitterfolgetransistors 109 angelegt.
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Wenn
die Steuertransistoren 106 und 107 eingeschalten
werden, führt
der zweite Transistor 102 eine Sättigungsoperation mit einem
hohen Basisstrom des zweiten Tran sistors 102 aus. Daher
wird der Emitterfolgetransistor 109 als der Treibertransistor 44 zum
Antreiben der Spule ausgeschaltet, und die Stromversorgung zur Spule 34 ist
ausgeschaltet bzw. unterbrochen. Wenn die Steuertransistoren 106 und 107 deaktiviert
sind, wird der Emitterfolgetransistor 109 als der Treibertransistor 44 zum
Antreiben der Spule 34 durch den Kollektorwiderstand 108 angetrieben,
und die Spule 34 wird mit Nennspannung eingeschaltet.
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Wenn
der Steuertransistor 106 ausgeschaltet und der Steuertransistor 107 eingeschaltet
wird, fließt
der Haltestrom der dem Spiegelstrom entspricht, welcher das Quadrat
des Stroms des ersten Transistors 101 ist, durch den zweiten
Transistor 102 in den Kollektorwiderstand 108 mit
einem hohen Widerstand des Kollektorwiderstands 105, welcher
mit dem Steuertransistor 107 verbunden ist. Daraus resultierend
wird eine Spannung welche durch die Subtraktion des Spannungsabfalls Δ des Kollektorwiderstand 108,
und des Spannungsabfalls ΔVbe
des Emitterfolgetransistors 109 von der Stromquellenspannung
VB an die Spule 34 angelegt. Hierbei wird die Widerstandstemperaturcharakteristik
des Kollektorwiderstandes 105 derart eingestellt, daß sie mit der
der Spule 34 identisch ist, wobei der Kollektorwiderstand 108 derart
ausgebildet ist, daß sein
Widerstand geringfügig
durch Temperatur verändert
wird.
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Wenn
die Temperatur ansteigt, erhöht
sich der Spannungsabfall durch eine Erhöhung des Widerstandes des Kollektors 105,
so daß der
Strom des ersten Transistors 101 verringert wird und der
Kollektorstrom des zweiten Transistors 102 ebenfalls verringert
wird. Demgemäß wird der
Spannungsabfall des Kollektorwiderstands 108 verringert,
das Basispotential des Emitterfolgetransistors 109 wird
erhöht, und
die an die Spule 34 angelegte Spannung wird erhöht. Demgemäß wird,
selbst wenn der Widerstand der Spule 34 durch ein Ansteigen
der Temperatur erhöht
wird, eine Veränderung
des an die Spule angelegten Stroms unterdrückt.
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(3. Modifikation)
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Eine
weitere Schaltung um den Haltestrom der Spule 34 konstant
zu machen oder um eine temperaturabhängige Veränderung des Haltestroms zu verringern,
wird in 8 dargestellt.
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Diese
Schaltung legt Strom einer Stromversorgungsschaltung 110 durch
einen Emitterfolgetransistor 109 an die Spule 34 an.
Ein hohes Potential Vs wird zum Zeitpunkt der Kontaktpunktbetätigung.
an die Basiselektrode des Emitterfolgetransistors 109 angelegt.
Wenn der Kontaktpunktzustand gehalten wird, wird ein Haltestrom
Vh, um ein vorbestimmtes Maß,
der geringer ist als das Potential Vs, an die Basiselektrode angelegt.
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Die
Stromversorgungsschaltung 110 ist derart ausgelegt, daß die Ausgangsspannung
Vc im Wesentlichen im Verhältnis
zur Temperatur verändert wird.
Die Stromversorgungsschaltung 110 ist an die Spule 34 angrenzend
angeordnet. Demgemäß kann eine
Veränderung
des Haltestroms der Spule 34 aufgrund einer Temperaturveränderung
der Spule 34 unterdrückt
werden. Daher begrenzt die Stromversorgungsschaltung 110 den
Haltestrom.
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(4. Modifikation)
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Um
den Haltestrom der Spule 34 konstant zu machen, oder die
temperaturabhängige
Veränderung des
Haltestroms zu verringern, kann die in 8 dargestellte
Schaltung einen Widerstand mit einem geringen Widerstandswert haben,
der mit der Spule 34 in Serie geschaltet ist, um Strom
zu erkennen. Die Veränderung
der Widerstandstemperatur dieses stromerfassenden Widerstands ist
gering eingestellt. Die Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung 110 von 8 wird
im Verhältnis
zum Spannungsabfall des stromerfassenden Widerstands festgestellt.
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Demgemäß kann,
selbst wenn die Stromversorgungsschaltung 110 und die Spule 34 voneinander
entfernt sind, die Haltespannung zur Spule 34 sicher variiert
werden, in Übereinstimmung
mit der temperaturabhängigen
Veränderung
des Widerstands der Spule 34. Dadurch kann der Haltestrom der
an die Spule 34 angelegt wird konstant gemacht werden.
Der Haltestrom der Spule 34 kann unter Verwendung anderer
verschiedener, bekannter Konstantstromschaltungen oder Temperaturerfassungs-Rückkopplungsschaltungen
konstant gemacht werden.
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(5. Modifikation)
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Um
den Haltestrom der Spule 34 konstant zu machen, oder um
die temperaturabhängige
Veränderung
des Haltestroms zu verringern, kann die in 8 dargestellte
Schaltung wie nachfolgend beschrieben aufgebaut sein.
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Insbesondere
wird der Spannungsabfall zwischen der Basis und dem Emitter des
Emitterfolgetransistors 109 welcher an die Spule 34 angelegt
ist, mit einem vorherbestimmten Referenzspannungswert verglichen
und die Rückkopplungssteuerung wird
ausgeführt.
Wenn der Frühere
größer ist
als der Spätere
wird der Emitterfolgetransistor 109 ausgeschaltet. Wenn
der Frühere
kleiner ist als der Spätere,
wird der Emitterfolgetransistor 109 eingeschalten.
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Der
Spannungsabfall zwischen der Basis und dem Emitter des Emitterfolgetransistors 109 hat ein
exponentielles Verhältnis
zum Emitterstrom. Dadurch kann verhindert werden, daß die Stromversorgung
der Spule durch eine Widerstandsveränderung der Spule beeinflußt wird,
welche durch einen Temperaturanstieg verursacht wird. Diese Modifikation hat
den Vorteil, daß der
Widerstand mit dem geringen Widerstandswert zur Erfassung des Stroms
weggelassen werden kann.
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(6. Modifikation)
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Der
Haltestrom anderer Relais der Relaisbox, beispielsweise der Relais 3 und 4 der
Relaisvorrichtung 2, kann durch die Verwendung einer jeden Kostantstromschaltung
sowie der Haltestrom-begrenzenden Schaltung stabilisiert werden.
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(7. Modifikation)
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Um
den Haltestrom der Spule 34 konstant zu machen, kann eine
Konstantstromschaltung 111 mit der hohen Seite der Spule 34 verbunden
sein, wie in 9 dargestellt.
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(8. Modifikation)
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Die
Steuerschaltung 23 kann ausgebildet sein, um einen geringen
konstanten Haltestrom sowie einen starken Kontaktpunktbetätigungsstrom
an das Relais 22 anzulegen, wie in 2 dargestellt.
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Die
Steuerschaltung 23 weist eine Pulsgenerator 201,
sowie eine Stromausgangsschaltung 202 auf, welche durch
den Pulsgenerator 210 gesteuert wird, um den Strom zu steuern,
der an die Spule 34 der Relaiseinheit 22 angelegt
werden soll. Der Pulsgenerator 201 gibt eine Pulsspannung
Vh zum Aufrechterhalten, sowie eine Pulsspannung Vs zur Kontaktpunktbetätigung in Übereinstimmung
mit dem Potentialwert aus, das vom externen Teil durch eine serielle
Verbindung eingegeben wurde.
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Insbesondere
dann wenn das Relais-Öffnen-/Schließensignal
S von einem niedrigen Wert zu einem hohen Wert verändert wird,
wird eine erste Kontaktpunktbetätigungspulsspannung
Vs an einem zweiten Ausgangsanschluß P2 ausgegeben. Danach wird
die Kontaktpurilctbetätigungspulsspannung
Vs in einem festen Zeitintervall an den zweiten Ausgangsanschluß P2 ausgegeben.
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Darüber hinaus
gibt der Pulsgenerator 201 an einem ersten Ausgangsanschluß P1 eine
Haltepulsspannung Vh aus, welche auf einen hohen Wert gesetzt ist,
nachdem der erste Kontaktpunktbetätigungspulsspannung an den
zweiten Ausgabeanschluß P2
ausgegeben worden ist und wenn die Kontaktpunktbetätigungspulsspannung
Vs auf einem niedrigen Wert gesetzt ist. Natürlich gibt, wenn das Relais-Öffnen-/Schließensignal
S auf einen niedrigen Wert gesetzt ist, der Pulsgenera tor 210 das
niedrigwertige Signal an den ersten Ausgabeanschluß P1 und
den zweiten Ausgabeanschluß P2
aus.
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Die
Stromausgabeschaltung 202 weist Transistoren 203 und 204,
eine Stromspiegelschaltung 205, sowie Widerstände 206 und 207 zur
Begrenzung des Basisstroms der Transistoren 203 und 204 auf.
Der Kollektor des Transistors T2 zur Ausgabe von der Stromspiegelschaltung 205 ist
mit einem Ende der Spule 34 verbunden. Wenn das Potential des
zweiten Ausgabeanschlusses P2 des Pulsgenerators 201 auf
einen hohen Wert gesetzt ist, wird der Transistor 204 eingeschalten,
und der Ausgangstransistor T2 der Stromspiegelschaltung 205 wird
eingeschalten. Dadurch wird eine hohe Spannung mit welcher der Kontaktpunkt
in einen ON-Zustand versetzt werden kann, an die Spule 34 der
Relaiseinheit 22 angelegt, und die Relaiseinheit 22 wird
angeschaltet.
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Danach
fließt,
wenn der Transistor 204 ausgeschaltet ist und der erste
Ausgabeanschluß P1
des Pulsgenerators 201 auf einen hohen Wert gesetzt ist, Strom
in einem Transistor T1 in Abhängigkeit
von der Stromspiegelschaltung 205, und der Strom der identisch
dem vorstehend genannten Strom ist, fließt in den Ausgabetransistor
T2. Dadurch wird der Versorgungsstrom der Spule 34 auf
einem geringen konstanten Wert gehalten, und zwar dermaßen, daß der Kontaktpunktzustand
aufrechterhalten werden kann.
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Bei
der gegenwärtigen
Herstellung wird der Ausgangstransistor T2 durch eine Parallelverbindung mehrerer
Transistoren welche jeweils die selbe Größe wie der Referenztransistor
T1 haben, gebildet. Demgemäß kann verhindert
werden, daß im
Relaishaltezustand der Stromverbrauch der Stromversorgungsschaltung 23 über den
Referenzstrom I1 erhöht
wird.
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Die
vorliegende Erfindung soll nicht auf die vorstehend genannte Ausführungsform
sowie deren Modifikationen begrenzt werden sondern, kann auf viele
andere Wege verändert
werden ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.