DE2409884B2 - Stromversorgungsteil für einen elektronischen Rundsteuerempfänger - Google Patents

Stromversorgungsteil für einen elektronischen Rundsteuerempfänger

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Description

Die Erfindung betrifft einen Stromversorgungsteil für einen elektronischen Rundsteuerempfänger mit einem über eine Anordnung zur Spannungsreduzierung an das Wechselstromnetz angeschlossenen Gleichrichter und einer Einrichtung zum Schutz gegen Überspannungen.
Bei einem Rundsteuerempfänger handelt es sich darum, die einem Starkstromnetz durch einen Sender in so einer Zentrale überlagerten Wechselstromimpulse bzw. Wechselstromimpulssequenzen selektiv zu empfangen und auszuwerten. Demzufolge weist ein solcher Rundsteuerempfänger einen selektiven Empfangsteil auf, welcher aus den an seinen Eingang zugeführten Spannungen Impulssequenzen einer bestimmten Frequenz aussiebt Auf den selektiven Empfangsteil folgt ein Demodulator, meist in der Form eines Diodengleichrichters, welcher eine der ausgesendeten Wechselstromimpulssequenz entsprechende Gleichspannungsimpuls- sequenz bildet Mit Hilfe einer Zeitbasis und einer Vergleichseinrichtung wird sodann in an sich bekannter Weise die Auswertung dieser Gleichstromimpulssequenz, oft auch Impulsbild genannt, vorgenommen. Die durch eine der genannten Wechselstromimpulssequenzen bzw. die daraus erhaltenen Gleichstromimpulssequenzen zum Ausdruck gebrachten Befehle können in irgendeiner der bekannten Codierungen codiert sein.
Der Rundsteuerempfänger weist demzufolge einen der Zeitbasis zugeordneten Decodierer auf. Im Decodierer wird ein empfangener Fernsteuerbefehl mit einem dem betreffenden Empfänger zugeordneten Fernsteuerbefehl verglichen, und bei Übereinstimmung wird ein Gutbefundsignal gebildet, beispielsweise ein Stromstoß, durch welchen ein fernzusteuerndes Schaltorgan wie beispielsweise ein Stromstoßschalter betätigt wird.
Bisher weisen die meisten Rundsteuerempfänger konventionelle Filter, also beispielsweise LC-Schwingkreise oder elektromechanische Resonanzgebilde auf, welche unmittelbar durch die empfangene also unverstärkte Signalenergie erregt werden. Auch die Energie für die zu erzeugende Gleichstromimpulsfolge stammt aus der dem Empfänger zugeführten Signalenergie. Für die Zeitbasis wird in der Regel ein von einem an das Wechselstromnetz angeschlossenen Synchronmotor betriebenes elektromechanisches Schaltwerk benutzt Als Speicherorgan für die Vergleichseinrichtung kann ein Relais oder ein gesteuerter Siliziumgleichrichter vorgesehen sein.
Durch die technischen Fortschritte auf dem Gebiet der elektronischen Halbleiterbauteile, insbesondere der integrierten Schaltungen wird es nun möglich, beispielsweise elektronische Filteranordnungen, wie z. B. aktive RC-Filter sowie vollelektronische Impulsbildvergleichsund Auswerteschaltungen preiswert zu realisieren. Vorzugsweise bleibt dabei als einziges elektromechanisches Schaltelement lediglich ein durch das Gutbefundsignal betätigbarer Stromstoßschalter übrig, mittels welchem in Abhängigkeit von den empfangenen Fernsteuerbefehlen daran angeschlossene elektrische Apparate an das Starkstromnetz an -und von diesem abgeschaltet werden können.
Im Hinblick auf die relativ niedrigen Gleichspannungen von beispielsweise 20 Volt und außerdem unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die in Frage kommenden elektronischen Schaltungsanordnungen relativ hohe Anforderungen bezüglich der Konstanz der ihnen zugeführten Speisespannung stellen, wurde bisher für die Stromversorgung eines elektronischen Rundsteuerempfängers die Anwendung eines mit einem Transformator und einem Spannungsregler versehenen Stromversorgungsteils als erforderlich erachtet
Da nun jedoch Rundsteuerempfänger in sehr großen Stückzahlen benötigt werden, ist es aus wirtschaftlichen Gründen wichtig, deren Herstellkosten so tief wie möglich zu halten. Ein mit einem Transformator versehener Stromversorgungsteil ist aber nicht nur relativ kostspielig, sondern er erschwert auch den Einbau in die heute üblichen gedruckten Schaltungen.
Aus der DE-OS 19 14 893 ist ein Rundsteuerempfänger bekannt, in dessen Stromversorgungsteil ein Spannungsteiler zur Reduzierung der Eingangsspannung und ein Überspannungsableiter als Überspannungsschutz vorgesehen sind. Abgesehen davon, daß ein Überspannungsableiter ein relativ teueres und damit für einen Rundsteuerempfänger wenig geeignetes Bauelement darstellt, muß bei dieser bekannten Anordnung als wesentlicher Nachteil in Kauf genommen werden, daß im Betrieb eine erhebliche Wärmeentwicklung entsteht Diese Wärmeentwicklung wird bei der bekannten Anordnung dazu ausgenutzt eine Wärmekammer zu beheizen, in der die Ferrittöpfe von Schwingkreisspulen angeordnet sind. Derart aufwendige Anordnungen sind aber bei elektronischen Rundsteuerempfängern, deren Stromversorgungsteile möglichst verlustarm sein sollen, nicht tragbar.
Aus »Siemens-Halbleiter-Schaltbeispiele«, April 1959, Seiten 29 bis 31, ist für einen Transistor-Super ein Netzteil mit kapazitivem Vorwiderstand bekannt, wobei eine aufzuladende Batterie nicht direkt der Gleichstromseite eines Gleichrichters zugeordnet, sondern nach einem Ladewiderstand angeordnet ist Eine Spannungsstabilisierung oder eine Stoßspannungsfestigkeit spielen bei dieser bekannten Anordnung keine Rolle.
Aus der DE-AS 10 52 265 ist eine Aufladeschaltung für einen elektrischen Rasierapparat mit eingebauter Batterie bekannt, wobei die Aufladevorrichtung einen Gleichrichter, einen Kondensator und einen Widerstand umfaßt Da bei dieser bekannten Schaltungsanordnung die bei einem elektronischen Rundsteuerempfänger bedeutsamen Forderungen nach Stoßspannungsfestigkeit und Vermeidung von Verlustwärme praktisch keine Rolle spielen, kann diese bekannte Grundschaltung jedoch keine Anregung zur Lösung der bei elektronischen Rundsteuerempfängern gegebenen speziellen Problematik vermitteln.
Die bei elektronischen Rundsteuerempfängern der eingangs definierten Art zu lösende Aufgabe besteht darin, den Stromversorgungsteil optimal preiswert, raumsparend, betriebssicher und möglichst verlustarm auszugestalten.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Anordnung zur Spannungsreduzierung in an sich bekannter Weise aus einem dem Gleichrichter vorgeschalteten Kondensator besteht, daß die Einrichtung zum Schutz gegen Überspannungen aus einer dem Kondensator vorgeschalteten stoßspannungsfesten Schutzimpedanz besteht und daß dem Gleichrichter in an sich bekannter Weise ein Spannungsstabilisator zugeordnet ist
Durch die Erfindung wird somit unter Verwendung einer Kombination von Einzelmerkmalen, die für sich jeweils bekannt sind, eine Lösung bereitgestellt, die auf dem Gebiet der Rundsteuerempfänger zu ganz wesentlichen Vorteilen führt, welche vor allem darin bestehen, daß unter Vermeidung jeglicher Einbußen hinsichtlich der Betriebssicherheit und bei gleichzeitiger wesentlicher Verringerung der Baugröße ein Stromversorgungsteil erhalten wird, dessen Herstellkosten im Vergleich zu bisher üblichen Anordnungen zumindest halbiert werden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des durch den Hauptanspruch definierten Stroinversorgungsteils sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem Vollweg-Gleichrichter und diesem nachgeschalteten Spannungsbegrenzer,
Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Vollweg-Gleichrichter in Graetzschaltung und den Wechselstromanschlüssen des Graetzgleichrichters parallelgeschaltetem Spannungsbegrenzer,
Fig.3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem Vollweg-Gleichrichter in Graetzschaltung und einem den Gleichstromanschlüssen des Graetzgleichrichters parallelgeschaltetem Spannungsbegrenzer.
Die F i g. 1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel einen Stromversorgungsteil 1, bei welchem zwischen eine erste für den Anschluß an ein Wechselstromnetz bestimmte Eingangsklemme 2 und eine zweite solche Eingsngsklemme 3 eine Scricnschaltung aus einer Schutzimpedanz 4, einem Kondensator 5 und einem Vollweg-Gleichrichter 6 geschaltet ist Der Vollweg-Gleichrichter 6 weist zwei entgegengesetzt gepoite Dioden 6' bzw. 6" auf, denen eine Serienschaltung von zwei Speicherkondensatoren 8' bzw. 8" nachgeschaltet ist Der Verbindungspunkt 8'" der beiden Speicherkondensatoren 8' und 8" ist mit der weiteren Eingangsklemme 3 verbunden. Dem Vollweg-Gleichrichter 6 ist ein Spannungsbegrenzer 7 zugeordnet Als Spannungsbegrenzer ist eine Zenerdiode 7 den Gleichspannungsanschlüssen des Vollweg-Gleichrichters 6 parallel geschaltet Die Gleichspannungsanschlüsse des Vollweg-Gleichrichters 6 sind im übrigen mit den Ausgangsklemmen 9 und 10 verbunden.
Die Fig.2 zeigt als ein zweites Ausführungsbeispiel einen Stromversorgungsteil Γ, welcher ebenfalls eine Serienschaltung einer Schutzimpedanz 4 eines Kondensators 5 und eines Vollweg-Gleichrichters aufweist, wobei in diesem Ausführungsbeispiel der Vollweg-Gleichrichter 6* Graetzschaltung aufweist Die genannte Serienschaltung führt von der Eingangsklemme 2 über die Schutzimpedanz 4, den Kondensator 5 die Wechselstromanschlüsse 11 und 12 zur weiteren Eingangsklemme 3. Wieder ist dem Vollweg-Gleichrichter 6* ein Spannungsgrenzer 7* zugeordnet, und zwar in der Form von zwei mit entgegengesetzter Polarität in Serie geschalteten Zenerdioden T und 7", welche an die Wechselstromanschlüsse 11 und 12 des Vollweg-Gleichrichters 6* angeschlossen sind. An die Gleichstroman-Schlüsse 13 und 14 des Vollweg-Gleichrichters 6* sind der Speicherkondensator 8 und die Ausgangsklemmen 9 und 10 angeschlossen.
Schließlich zeigt die F i g. 3 als drittes Ausführungsbeispiel einen Stromversorgungsteil 1", bei welchem wie gemäß F i g. 2 eine Serieschaltung der Schutzimpedanz 4, des Kondensators 5 und des als Grätzgleichrichter ausgebildeten Vollweg-Gleichrichters 6* vorliegt, wobei jedoch der Spannungsbegrenzer 7 in diesem Falle parallel zu den Gleichstromanschlüssen 13 und 14 des Vollweg-Gleichrichters 6* angeschlossen ist An die gleichen Gleichstromanschlüsse sind auch der Speicherkondensator 8 und die Ausgangsklemmen 9 und 10 angeschlossen.
Gemeinsam ist allen Ausführungsbeispielen, daß zur Spannungsreduktion von beispielsweise 220 V Netzwechselspannung auf beispielsweise 10... 30 V Wechselspannung an den Wechselstromanschlüssen des Voliweg-Gleichrichters im wesentlichen der kapazitive Spannungsabfall über den Kondensator 5 ausgenutzt wird. Der Spannungsabfall über der Schutzimpedanz 4 kann praktisch vernachlässigt werden. Es ist daher zu beachten, daß der Kondensator 5 praktisch für die volle Netzwechselspannung dimensioniert sein muß.
Die Anwendung dieses Kondensators 5 gibt eine praktisch verlustlose Spannungsreduktion.
Die Schutzimpedanz 4 übernimmt den Schutz der Schaltungsanordnung gegenüber Stoßspannungen, wie sie bekanntlich in Wechselstromnetzen, namentlich zufolge atmosphärischer Entladungen, auftreten können. Als Schutzimpedanz 4 kann ein Widerstand oder eine Induktivität oder eine Serieschaltung eines Widerstandes und einer Induktivität vorgesehen seia Die Schutzimpedanz muß natürlich stoßspannungsfest ausgeführt sein. Die Stoßspannungsfestigkeit elektrischer Bauteile und Apparate wird üblicherweise mit genormten Stoßspannungen geprüft Bei solchen Prüfungen steigt die Spannung innerhalb las auf mehrere Kilovolt an und fällt danach mit einer
Halbwertzeit von 50με exponentiell ab. Ohne die Schutzimpedanz 4 würde dabei durch die Serieschaltung: Kondensator 5 — Vollweg-Gleichrichter 6 — Siebkondensator 8 ein Stoßstrom von mehreren Kiloamperes fließen, was zur Zerstörung der genannten Bauteile und selbst der Verbindungsleitungen führen würde.
Mit einer Schutzimpedanz von etwa 1000 Ohm oder 10... 50 mH wird dieser Stoßstrom auf einige Amperes reduziert was im Hinblick auf die kurze Dauer zulässig ist
Wegen des Tiefpaßcharakters der Serienschaltung: Schutzimpedanz 4 — Kondensator 5 — Vollweg-Gleichrichter 6 — Siebkondensator 8, liegt der größte Teil der Stoßspannung nun über der Schutzimpedanz 4, so daß die übrigen Schaltelemente geschützt sind. Selbstverständlich muß die Schutzimpedanz 4 stoßspannungsfest ausgeführt werden. Beispielsweise erfüllen
Widerstände des Typs CML 828 der Firma Amherd Zürich, Schweiz, diese Anforderungen. Die Ausführunj stoßspannungsfester Spulen kann als bekannt vorausge setzt werden.
Beispielsweise wählt man für einen Stromversor gungsteil für 20 V und 0,5 Watt bei einer Netzspannung von 220 V für den Kondensator 5 eine Kapazität vor etwa ΙμΚ Vorzugsweise wählt man für den ohmscher Widerstandswert der Schutzimpedanz 4 etwi 1000 Ohm. Wählt man eine Schutzimpedanz mii induktivem Charakter, so eignet sich beispielsweise füi einen Stromversorgungsteil der erwähnten Art eine Induktivität von etwa 10... 50 mH.
Ein solcherart gebauter Stromversorgungsteil mil spannungsfestem Widerstand verursacht etwa 50°/c weniger Kosten als ein gleich leistungsfähiger Strom versorgungsteil mit Netztransformator.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Stromversorgungsteil für einen elektronischen Rundsteuerempfänger mit einem Ober eine Anordnung zur Spannungsreduzierung an das Wechsel- Stromnetz angeschlossenen Gleichrichter und einer Einrichtung zum Schutz gegen Überspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Spannungsreduzierung in an sich bekannter Weise aus einem dem Gleichrichter (6) to vorgeschalteten Kondensator (5) besteht, daß die Einrichtung zum Schutz gegen Überspannungen aus einer dem Kondensator (5) vorgeschalteten stoßspannungsfesten Schutzimpedanz (4) besteht und daß dem G leichrichter (6) in an sich bekannter Weise ein Spannungsstabilisator (7) zugeordnet ist
2. Stromversorgungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsstabilisator (7) aus einer Zenerdiode besteht
3. Stromversorgungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichrichter ein Graetz-Gleichrichter(6*) vorgesehen ist
4. Stromversorgungsteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Wechselstromanschlüssen (11,12) des Graetz-Gleichrichters (6·) eine Serienschaltung (7*) zweier entgegengesetzt gepolter Zenerdioden (7', 7") als Spannungsstabilisator vorgesehen ist
5. Stromversorgungsteil nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Gleichstromanschlüssen (13,14) des Graetz-Gleichrichters (6·) eine Zenerdiode (7) als Spannungsstabilisator vorgesehen ist
6. Stromversorgungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzimpedanz (4) aus einem stoßspannungsfesten Widerstand besteht
7. Stromversorgungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stoßspannungsfeste Schutzimpedanz (4) induktiven Charakter besitzt
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