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Schaltungsanordnung zur verlustarmen Speisung mehrerer steuerbarer
Verbraucher Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur verlustarmen Speisung
mehrerer in Reihe liegender steuerbarer Verbraucher für kleine Gleichspannungen
mit einem gemeinsamen Strombegrenzer und einem parallel zu jedem Verbraucher angeordneten,
in seinem Widerstand steuerbaren Element.
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Eine derartige Schaltungsanordnung ist in der deutschen Offenlegungsschrift
2 240 105 beschrieben. Es handelt sich dabei um ein Anzeigegerät zur Darstellung
eines analogen Meßwertes in Form eines aus einer Reihe von Lichtemittern bestehenden
Leuchtbandes. Das Anzeigegerät ist Bestandteil eines ferngesteuerten Fernsehrundfunkempfängers.
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Sämtliche Lichtemitter liegen in Reihe an einer Konstantstromquelle.
Jedem Lichtemitter ist die Kollektor-Emitter-Strecke eines Schalttransistors parallelgeschaltet.
Die Basen der Schalttransistoren werden über Schutzdioden und unterschiedlich große
Vorwiderstände angesteuert. Die Verbindungspunkte zwischen den Schutzdioden und
den Vorwiderständen sind über weitere Dioden, nämlich Steuerdioden, zum Emitter
eines gemeinsamen Steuertransistors geführt.
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Die Schutzdioden bewirken eine Erhöhung der Durchbruchspannung der
Basis-Emitter-Strecken der Schalttransistoren.
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Die anzuzeigenden Spannungen werden der Basis des Steuertransistors
über einen Umschalter zugeführt, wobei die Anzahl der leuchtenden Lichtemitter ein
Maß für die dem Steuertransistor zugeführte Spannung ist.
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Die Konstantstromquelle erzwingt bei der bekannten Schaltungsanordnung
unabhängig von der Anzahl der eingeschalteten Lichtemitter eine gleichbleibende
Helligkeit und erschließt zugleich eine Möglichkeit zur Entnahme des für den Arbeitsstromkreis
erforderlichen Betriebsstromes aus einer Gleichstromquelle, deren Spannung größer
ist als die Summe der Betriebsspannungen sämtlicher Lichtemitter, so daß auf eine
Zuschaltung von verlustbehafteten Vorwiderständen verzichtet werden kann.
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Andererseits ist jedoch die Möglichkeit einer individuellen Ansteuerung
der den Lichtemittern parallelgeschalteten Schalttransistoren bei der beschriebenen
Schaltungsanordnung nicht gegeben.
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Zum Betrieb der Schaltungsanordnung sind zwei Versorgungsspannungen
unterschiedlicher Größe erforderlich.
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Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die vorzugsweise aus Lichtemittern
bestehenden Verbraucher unabhängig voneinander in Betrieb genommen werden können.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß den Steuereingängen
der in ihrem Widerstand steuerbaren Elemente Ansteuerschaltungen vorgeschaltet sind,
die durch Steuerpotentiale unabhängig voneinander betätigbar sind.
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Die Schaltungsanordnung ist anhand von Fig. 1 und 2 der Zeichnung
näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 das Blockschaltbild und Fig. 2 den Stromlaufplan
der Schaltungsanordnung Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In Fig. 1 sind mit A1 und A2 bistabile Ansteuerschaltungen, mit S1
und S2 in ihrem Widerstand steuerbare Elemente, mit L1 und L2 Verbraucher und mit
E1 und E2 zwei Schaltungseingänge bezeichnet. Ein Strombegrenzer trägt die Bezeichnung
Q, während eine Rückstellschaltung mit R und deren Eingang mit ER bezeichnet ist.
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Die Verbraucher L1, L2 liegen in Reihe an einer Versorgungsspannung
UO. Der den Verbrauchern L1, L2 vorgeschaltete Strombegrenzer Q liefert einen konstanten
Strom 10 von der Größe des Betriebsstromes eines Verbrauchers, solange die Versorgungsspannung
UO größer ist als die Summe der an den Verbrauchern L1, L2 abfallenden Betriebsspannungen
UL (U0>n Um jan = Anzahl der Verbraucher).
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Parallel zu den Verbrauchern L1, L2 befinden sich die in ihrem Widerstand
steuerbaren Elemente S1, S2. Die Steuereingänge der in ihrem Widerstand steuerbaren
Elemente S1, S2 sind mit den bistabilen Ansteuerschaltungen A1, A2 verknüpft, die
ihrerseits parallel am Pluspol der Versorgungsspannung UO liegen. Die bistabilen
Ansteuerschaltungen A1, A2 sind ferner mit den Schaltungseingängen E1, E2 und mit
der Rückstellschaltung R verbunden.
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Ausgangspunkt für die Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung
sei der Ruhezustand. Die an den Schaltungseingängen E1, E2 anliegenden positiven
Steuerpotentiale xl, x2 bewirken den ersten stabilen Zustand der bistabilen Ansteuerschaltungen
A1, A2. In diesem Fall leiten die bistabilen Ansteuerschaltungen A1, A2 aus der
Versorgungsspannung UO Steuersignale ab, die die in ihrem Widerstand steuerbaren
Elemente S1' S2 in den niederohmigen Zustand versetzen, so daß die parallel zu den
in ihrem Widerstand steuerbaren Elementen S1, S2 angeordneten Verbraucher L1, L2
kurzgeschlossen sind.
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Soll nun beispielsweise der Verbraucher L1 in Betrieb genommen werden,
so ist das am Schaltungseingang E1 anstehende Steuerpotential xl abzusenken. Unabhängig
von der Dauer der Potentialabsenkung wird die bistabile Ansteuerschaltung A1 in
den zweiten stabilen Zustand überführt. Nun ist der Steuereingang des in seinem
Widerstand steuerbaren Elementes S1 mit einem Steuersignal beaufschlagt, das das
Element S1 in den hochohmigen Zustand versetzt. Der vom Strombegrenzer Q gelieferte
Strom 10 durchfließt also den Verbraucher L1.
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Eine auf diese Weise vorgenommene Inbetriebnahme des Verbrauchers
L1 hat keinen Einfluß auf den Betriebszustand des zweiten dargestellten Verbrauchers
L2. Andererseits kann der zweite Verbraucher L2 durch eine entsprechende Absenkung
des Steuerpotentials x2 am Schaltungseingang E2 aktiviert werden, ohne daß eine
Beeinflussung des ersten Verbrauchers L1 erfolgt.
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Die Betriebszustände der Verbraucher L1, L2 bleiben - bedingt durch
das Speicherverhalten der bistabilen Ansteuerschaltungen A1, A2 A solange erhalten,
bis dem Eingang ER der Rückstellschaltung R ein bestimmtes Signal xR zugeführt wird.
Die Rückstellschaltung R und die mit ihr in Verbindung stehenden bistabilen Ansteuerschaltungen
A1, A2 sind so aufgebaut, daß ein Signal xR am Eingang ER sämtliche Verbraucher
L1, L2 für die entsprechende Zeit in Betrieb nimmt. Dies geschieht unabhängig vom
bisherigen Betriebszustand der Verbraucher L1, L2.
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Nach dem Wegfall des Signales xR ist die Schaltungsanordnung wieder
in den Ruhezustand, der Ausgangspunkt bei der Erläuterung der Wirkungsweise war,
zurückgeführt.
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In Fig. 2 sind als in ihrem Widerstand steuerbare Elemente S1, S2
Schalttransistoren und als Verbraucher L1, L2 Leuchtdioden eingesetzt. Mit T11,
T12, T21 und T22 sind Transistoren der bistabilen Ansteuerschaltungen A1 und A2
bezeichnet. Weitere Transistoren T3, T4 sind Bestandteile der Rückstellschaltung
R und des Strombegrenzers Q. Zwei an den Basen der Schalttransistoren S1, S2 angeschlossene
Dioden tragen die Bezeichnungen D1 und D2, während eine Zenerdiode des Strombegrenzers
Q mit D3 bezeichnet ist.
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Ferner sind in der Schaltungsanordnung mehrere Widerstände R11, R121
13 R14 R21, R22' R23, R24, R3, R4 R5, R , R7 und R8 sowie ein Ein-Taster a enthalten.
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Die genannten Bauelemente sind wie folgt zusammengeschaltet: Der Emitter
des Transistors T11 liegt direkt am Pluspol der Versorgungsspannung U . Zwischen
der Basis des Transistors T 0 und dem Pluspol der Versorgungsspannung U befindet
sich der 0 Widerstand R11. Daneben ist die Basis des Transistors T11 mit dem Kollektor
des Transistors T12 und über den Widerstand R12 mit dem Schaltungseingang E1 verbunden.
Der Kollektor des Transistors T11 ist an der Basis des Transistors T12 angeschlossen.
Der Emitter des Transistors T12 bildet den Ausgang der bistabilen Ansteuerschaltung
A1.
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In der bistabilen Ansteuerschaltung A2 sind die Transistoren T21 und
T22 sowie die Widerstände R21 und R22 in entsprechender Weise zusammengeschaltet.
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Jeder Ausgang einer bistabilen Ansteuerschaltung ist über eine der
Dioden D1, D2 mit der Basis eines der Schalttransistoren S1, S2
verbunden.
Parallel zu den Basis-Emitter-Strecken der Schalttransistoren S1, S2 sind die Widerstände
R13 und R23 angeordnet.
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Die Ausgänge der bistabilen Ansteuerschaltungen A1, A2 sind andererseits
über die Widerstände R14 und R24 mit der Rückstellschaltung R verbunden. Die Rückstellschaltung
R ist als Transistorschalter ausgebildet, der sich solange im leitfähigen Zustand
befindet, wie der Ein-Taster a geöffnet ist.
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Der Strombegrenzer Q ist in bekannter Weise aus dem Transistor T4,
den Widerständen R6, R7 und der Zenerdiode D3 aufgebaut.
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Die Schaltungsanordnung zeichnet sich durch folgende Wirkungsweise
aus: Im Ruhezustand sind die Steuerpotentiale xl, x2 an den Schaltungseingången
E1, E2 so groß, daß ein Stromfluß vom Pluspol der Versrgungsspannung über die Widerstände
R11, R12, R21, R22 zu den Schaltungseingängen E1, E2 verhindert ist. Die Transistoren
T11, T12, T21, T22 der bistabilen Ansteuerschaltungen A1, A2 sind daher gesperrt.
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Die an der Basis des Transistors T3 angeschlossenen Widerstände R3
und R5 sind so ausgelegt, daß dessen Kollektor-Emitter-Strecke leitend ist. Es werden
daher von dem Konstantstrom 10 geringe Anteile über die Widerstände R13, R23, die
Dioden D1, D21 die Widerstände R14, R24, die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors
T3 und den Widerstand R4 zum Minuspol der Versorgungsspannung Uo abgeleitet. Diese
Ströme rufen an den Widerständen R13, R23 Spannungen hervor, die die Schalttransistoren
S1, S2 in den leitfähigen Zustand versetzen.
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Die leitenden Kollektor-Emitter-Strecken der Schalttransistoren S
S2 bilden Kurzschlüsse für die ihnen parallelgeschalteten Leuchtdioden L1, L2.
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Soll nun beispielsweise die Leuchtdiode L1 in Betrieb genommen werden,
so ist das Steuerpotential xl am Schaltungseingang E1 soweit abzusenken, bis vom
Pluspol der Versorgungsspannung Uo über die Widerstände R11 und R12 zum Schaltungseingang
E ein Strom zum Fließen kommt, der am Widerstand R11 die für die Durchschaltung
des Transistors T11 erforderliche Basis-Emitter-Spannung erzeugt. Über die leitfähig
gewordene Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T11 fließt ein Strom zur Basis
des Transistors T12 und steuert diesen durch, so daß nun ein Strom vom Pluspol der
Versorgungsspannung UO über die Widerstände R1l, R14 und R4, die Kollektor-Emitter-Strecken
der Transistoren T12 und T3 zum Minuspol der Versorgungsspannung UO fließt. Durch
die Auslegung der Widerstände R11, R14, R4 und R8 befindet sich nun der Kathodenpunkt
der Diode D1 auf einem höheren Potential als der Emitter des Schalttransistors S
ì . Die Folge davon ist, daß der durch den Widerstand R13 fließende Strom unterbrochen
wird, wodurch die Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors in den Sperrzustand
versetzt wird. Der Konstantstrom 10 fließt in diesem Fall durch die Leuchtdiode
L1, so daß diese eingeschaltet ist. Die zweite Leuchtdiode L2 ist weiterhin durch
die leitende Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors kurzgeschlossen; sie
kann jedoch völlig unabhängig vom derzeitigen Betriebszustand der Leuchtdiode L1
durch eine Absenkung des Steuerpotentials x2 am Schaltungseingang E2 in Betrieb
genommen werden.
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Bedingt durch das Speicherverhalten der Ansteuerschaltungen A1, A2
erfolgt eine dauerhafte Inbetriebnahme der Leuchtdioden L1, L2 schon bei einer kurzzeitigen
Absenkung der Steuerpotentiale xl, x2.
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Zur Rückstellung der Schaltungsanordnung in den Ruhezustand dient
der in der Rückstellschaltung R enthaltene Ein-Taster a.
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Beim Betätigen des Ein-Tasters a sperrt der Transistor T3, so daß
einerseits die Transistoren Tell, T12, T21 und T22 gesperrt sind und andererseits
auch ein Stromfluß über die Dioden D1, D2 und die Widerstände R13 und R23 unterbunden
ist. Die Leuchtdioden L11 L2 sind also solange in Betrieb, wie der Ein-Taster a
geschlossen ist. Dies gilt unabhängig vom Betriebszustand der Leuchtdioden L11 L2
vor Betätigung des Ein-Tasters a.
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Sobald der Ein-Taster a in seine Ruhestellung zurückgeht, ist der
Transistor T3 leitfähig. Es fließen nun wieder Ströme über die parallel zu den Basis-Emitter-Strecken
der Schalttransistoren SI' S2 liegenden Widerstände R13 und R23, so daß die Kollektor-Emitter-Strecken
der Schalttransistoren S1, S2 leitend sind und die Leuchtdioden L1, L2 kurzschließen.
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Damit ist der Ruhezustand der Schaltungsanordnung wiederhergestellt.
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Eine derartige Schaltungsanordnung läßt sich auch so aufbauen, daß
eine Inbetriebnahme der Leuchtdioden L1, L2 durch Anheben der Steuerpotentiale xl,
x2 an den Schaltungseingängen E1, E2 erfolgt.
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Bei geschlossenem Ein-Taster a sind defekte Leuchtdioden sofort zu
ermitteln, da Ele fehlerfrei arbeitenden Leuchtdioden während dieser Zeit eingeschaltet
sind.
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Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Schaltungsanordnung ist, daß
die Verbraucher (Leuchtdioden) und die bistabilen Ansteuerschaltungen aus derselben
Versorgungsspannung gespeist sind.
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Die Anzahl der steuerbaren Verbraucher (Leuchtdioden) ist nicht auf
die in der Zeichnung dargestellte Anzahl beschränkt.
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lo Seiten Beschreibung 4 Ansprüche 2 Blatt Zeichnungen mit 2 Figuren