DE4417482C1 - Elektrische Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten elektrischen Schaltungsanordnung aus.

Solche elektrischen Schaltungsanordnungen sind für die Erfassung von physikalischen Größen wie z. B. Druck, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Drehzahl usw. vorgesehen. Dabei soll beim Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwertes der zur erfassenden physikalischen Größe ein nachgeschalteter elektrischer Stromkreis, z. B. zur Ansteuerung einer Warnleuchte, zur Ein- bzw. Ausschaltung eines angeschlossenen elektrischen Aggregates usw. beeinflußt werden.

Durch die DE 36 37 133 A1 ist eine magnetische Sensorvorrichtung zur Überwachung des Magnetfeldes in einem Luftspalt bekanntgeworden. Die Sensorvorrichtung ist zum Einsatz bei elektromagnetischen Geräten, wie z. B. Relais vorgesehen. Solche Geräte benötigen zum Schließen des Ankers eine wesentlich höhere Leistung als zur Aufrechterhaltung des Magnetfeldes bei geschlossenem Anker notwendig ist. Daher kann bei geschlossenem Anker die Leistung zur Aufrechterhaltung der Schließposition erheblich reduziert und damit Leistung eingespart werden. Deswegen stellt die Sensorvorrichtung die Schließposition des Ankers fest und steuert die Statorspule entsprechend, so daß die Erregung verringert wird.

Üblicherweise benötigt man zur Strom- bzw. Spannungsversorgung einer solchen elektrischen Schaltungsanordnung mit seinem dem externen elektrischen Stromkreis zugeordneten Schaltrelais zumindest drei elektrische Leitungen. Dabei ist jeweils eine der elektrischen Leitungen für die Strom- bzw. für die Spannungsversorgung des Sensorelementes und des externen Schaltrelais sowie eine gemeinsame elektrische Leitung für den Anschluß an Masse vorzusehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer elektrischen Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art den funktionsbedingten Verkabelungsaufwand so gering als möglich zu halten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhaft bei einer solchen Ausgestaltung ist, daß der zur Einsparung einer elektrischen Leitung notwendige schaltungstechnische Aufwand vergleichsweise gering ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung
ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltungsanordnung.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht eine solche elektrische Schaltungsanordnung hauptsächlich aus einem an eine Spannungsquelle + angeschlossenem Sensorelement 1, einer dem Sensorelement 1 vorgeschalteten Steuerstufe 2, einem die Meßspannung des Sensorelementes 1 auswertenden und verstärkenden Hysterese-Komparator 3 sowie einer den Spulenstrom des Schaltrelais 4 eines elektrischen Stromkreises beeinflussenden Schaltstufe 5.

Bei der Spannungsquelle + handelt es sich um eine Gleichspannungsquelle, die ca. 12 Volt elektrischer Spannung abgibt. Durch die Steuerstufe 2 wird diese abgegebene elektrische Spannung auf einen Wert von ca. 5 Volt stabilisiert und dem Sensorelement 1 zugeführt. Um das Sensorelement 1 mit der stabilisierten Spannung von 5 Volt versorgen zu können, benötigt die Steuerstufe 2 eine Eingangsspannung von mindestens 6 Volt. Damit eine elektrische Leitung für eine solche elektrische Schaltungsanordnung eingespart werden kann, wird dem Sensorelement 1 bzw. der Steuerstufe 2 die Betriebsspannung über die Spule des Schaltrelais 4 zugeführt. Das Schaltrelais 4 ist dabei extern dem angeschlossenen elektrischen Stromkreis zugeordnet, welcher in Abhängigkeit der vom Sensorelement 1 ermittelten physikalischen Größe beeinflußt werden soll. Das Schaltrelais 4 ist dabei so ausgelegt, daß es einen Anzugsstrom von ca. 240 mA benötigt. Der Abfallstrom ist kleiner als 30 mA und wobei der eigene Spannungsabfall bezogen auf den Anzugsstrom ca. 1200 mV und bezogen auf den Abfallstrom ca. 150 mV beträgt.

Weil das Sensorelement 1 und der parallel geschaltete Hysterese-Komparator 3 relativ hochohmig ausgelegt sind, fließt bei nicht geschalteter Schaltstufe (5) nur ein sehr geringer Strom durch die Spule des Schaltrelais 4. Dabei ist dieser, den ersten Spulen-Stromwert darstellende Strom mit unter 30 mA so schwach, daß dadurch eine Veränderung des Schaltzustandes des Schaltrelais 4 keinesfalls eintreten kann. Andererseits ist jedoch die dem Sensorelement 1 zugeführte Betriebsspannung so hoch, daß eine ordnungsgemäße Messung der zu erfassenden physikalischen Größe zuverlässig durchführbar ist.

Das in der Zeichnung dargestellte Sensorelement 1 ist als Druck-/Spannungswandler ausgebildet. Der das Sensorelement 1 beaufschlagende Druck wird durch das Sensorelement 1 erfaßt, wobei die erfaßte Meßgröße (Druck) proportional in eine Meßspannung umgewandelt wird. Die am Sensorelement 1 abfallende Meßspannung wird zur Auswertung und Verstärkung dem nachgeschalteten Hysterese-Komparator 3 zugeführt, welcher mit der Basis der das Schaltrelais 4 beeinflussenden Schaltstufe 5 in Verbindung steht.

Der Hysterese-Komparator 3 ist mit einem oberen und einem unteren Schwellwert versehen. Unterschreitet die am Sensorelement 1 abfallende Meßspannung den unteren Schwellwert des Hysterese-Komparators 3, so wird der Schaltzustand der nachgeschalteten, als Transistor ausgebildeten Schaltstufe 5 dahingehend verändert, daß bei Sicherstellung der Spannungsversorgung für das Sensorelement 1 ein erhöhter, eine Veränderung des Schaltzustandes des Schaltrelais 4 bewirkender zweiter Spulen-Stromwert von mehr als 240 mA hervorgerufen wird. Durch den erhöhten zweiten Spulen-Stromwert kommt es zum Schaltvorgang des Schaltrelais 4 womit eine Beeinflussung des zugehörigen elektrischen Stromkreises einhergeht. Dabei wird um den zum Halten des Schaltrelais 4 benötigten effektiven Stromverbrauch so niedrig wie möglich zu halten, die Schaltstufe 5 in getakteter Form betrieben. Eine an den elektrischen Stromkreis angeschlossene Pumpe wird aufgrund des geänderten Schaltzustandes des Schaltrelais 4 in Betrieb gesetzt und fördert dadurch eine Flüssigkeit in einen zugehörigen Druckspeicher.

Zur Sicherstellung der stabilisierten Spannungsversorgung des Sensorelementes 1 während des geänderten Schaltzustandes des Schaltrelais 4 ist zwischen der Steuerstufe 2 und der Schaltstufe 5 eine Widerstandsanordnung 6 vorhanden. Die Widerstandsanordnung 6 ist dabei so auf die am Schaltrelais 4 abfallende und die zum einwandfreien Betrieb der Steuerstufe 2 notwendige Eingangsspannung abgestimmt, daß beim Fließen des zweiten Spulen-Stromwertes als Eingangsspannung für die Steuerstufe 2 zumindest 6 Volt zur Verfügung stehen. Die für die Messung notwendige stabilisierte Betriebsspannung von 5 Volt bleibt damit für das Sensorelement 1 erhalten.

Überschreitet die am Sensorelement 1 abfallende Spannung den oberen Schwellwert des Hysterese-Komparators 3 wieder, so wird der Schaltzustand der nachgeschalteten Schaltstufe 5 wieder zurückgesetzt, womit am Schaltrelais 4 wieder der erste niedrige Spulen-Stromwert anliegt. Wegen des dabei sehr geringen Stromes, von unter 30 mA der dabei die Spule des Schaltrelais 4 durchfließt, fällt dieses wieder ab, so daß die an den elektrischen Stromkreis angeschlossene Pumpe abgeschaltet wird.

Auf die in der Zeichnung dargestellten für die Erfindung nicht wesentlichen Einzelheiten wird nicht näher eingegangen, weil diese für den Fachmann üblicherweise vorzunehmende Maßnahmen darstellen.

Claims (8)

1. Elektrische Schaltungsanordnung mit einem an eine Spannungsquelle angeschlossenen Schaltrelais und einem Sensorelement, welche in Abhängigkeit von einer vom Sensorelement gemessenen physikalischen Größe mittels einer Steuerstufe den Spulenstrom des Schaltrelais beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgung des Sensorelementes (1) über die an die Spannungsquelle (+) angeschlossene Spule des Schaltrelais (4) erfolgt, daß eine mit der Spule elektrisch verbundene Steuerstufe (2) die Spannungsversorgung des Sensorelementes (1) bei einem eine Veränderung des Schaltzustandes des Schaltrelais (4) vermeidenden, jedoch die Messung erlaubenden ersten Spulen-/Stromwert sicherstellt und daß beim Überschreiten eines für die physikalische Größe vorgegebenen Schwellwertes durch eine daraus resultierende Veränderung des Schaltzustandes einer zugeordneten Schaltstufe (5) bei weiterer Sicherstellung der Spannungsversorgung des Sensorelementes (1) ein erhöhter, eine Veränderung des Schaltzustandes des Schaltrelais (4) bewirkender zweiter Spulen-/Stromwert hervorgerufen wird.

2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (1) als ein die physikalische Größe in Abhängigkeit des ermittelten Meßwertes in eine elektrische Meßspannung umsetzender Wandler ausgebildet ist.

3. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Abhängigkeit des ermittelten Meßwertes am Sensorelement (1) abfallende elektrische Meßspannung einem dem Sensorelement (1) parallel geschaltetem Hysterese-Komparator (3) zugeführt wird, der an die Basis der als Transistor ausgeführten Schaltstufe (5) angeschlossen ist.

4. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (1) und der mit seiner Spannungsversorgung parallel geschaltete Hysterese-Komparator (3) hochohmig ausgelegt sind.

5. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Sicherstellung der Spannungsversorgung des Sensorelementes (1) zwischen der Steuerstufe (2) und der Schaltstufe (5) eine auf die von der Steuerstufe (2) benötigte Eingangsspannung und die Auslegung des Schaltrelais (4) abgestimmte Widerstandsanordnung (6) vorhanden ist.

6. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstufe (5) eine Schutzbeschaltung zugeordnet ist, die das Sensorelement (1) vor auftretenden Spannungsspitzen schützt.

7. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (1) als Druck-/Spannungswandler ausgebildet ist.

8. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstufe (5) in getakteter Form betrieben wird.