本發(fā)明涉及一種用于尤其至少一個負(fù)載的供電電壓探測裝置，該供電電壓探測裝置用于監(jiān)控電網(wǎng)電壓供電系統(tǒng)的經(jīng)整流的電網(wǎng)電壓。將檢測到的電網(wǎng)電壓值與預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，其中當(dāng)檢測到的電網(wǎng)電壓值小于基準(zhǔn)值的情況下，例如可以通過控制電子系統(tǒng)切換為緊急電壓供電系統(tǒng)的緊急電壓。

背景技術(shù)：

從實際應(yīng)用中已知這種供電電壓探測裝置，見圖1和圖2。當(dāng)在照明設(shè)備中電網(wǎng)電壓中斷并應(yīng)切換到緊急電壓用以對照明設(shè)備的至少一些部分繼續(xù)供電時，例如使用相應(yīng)的供電電壓探測裝置。為此檢測相應(yīng)的電網(wǎng)電壓值并與預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值相比較。如果電網(wǎng)電壓值低于基準(zhǔn)值，則切換到緊急電壓供電模式。還存在如下的可能性，即在重新施加電網(wǎng)電壓供電模式并且相應(yīng)的電網(wǎng)電壓值大于預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值時，通過相同的控制電子系統(tǒng)從緊急電壓供電模式切換回電網(wǎng)電壓供電模式。

相應(yīng)的預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值例如通過標(biāo)準(zhǔn)或類似規(guī)范預(yù)先規(guī)定。

圖1示出從實際應(yīng)用中已知的供電電壓探測裝置1的示例。該供電電壓探測裝置具有整流器5用于對由電網(wǎng)電壓供電系統(tǒng)2輸入的電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流。經(jīng)整流的電網(wǎng)電壓通過具有電阻14和15的分壓器13降低，電容器18和19被設(shè)置用于提供相應(yīng)平滑化的直流電壓。這個電壓經(jīng)由輸出端21被輸送給控制電子系統(tǒng)3。借助于這個控制電子系統(tǒng)檢測所施加的電壓值并相應(yīng)地與預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。負(fù)載17也在原理上在圖1中示出。

在根據(jù)圖1示出的電路中不利的是，例如在電網(wǎng)電壓供電系統(tǒng)2和控制電子系統(tǒng)3之間不存在電流隔斷。此外負(fù)載17可以影響在輸出端21上檢測到的電壓值。電容器18和19通常是用于使電壓平滑化的電解質(zhì)電容器。這些電容器是額外必要的。為了精確地測量電網(wǎng)電壓值，需要電壓的低波紋性，從而提出對電容器18和19的相應(yīng)要求。

在根據(jù)圖2的電路中示出另一從實際應(yīng)用中已知的用于供電電壓探測裝置1的示例。該供電電壓探測裝置的構(gòu)造基本上類似于根據(jù)圖1的裝置，除了在電網(wǎng)電壓供電系統(tǒng)2和整流器5之間額外連接有變壓器20之外。該變壓器20形成電流隔斷，其中其它的用于探測電網(wǎng)電壓值的步驟和將該電網(wǎng)電壓值與基準(zhǔn)值比較的步驟如圖1進(jìn)行。

結(jié)合圖1描述的缺點除了電流隔斷外在圖2中也要考慮。此外具有小功率的變壓器通常具有如下特性，其中施加在輸出端21上的電網(wǎng)電壓值可能在小的負(fù)載變化的情況下具有高的波動。

此外在圖2中示出負(fù)載17的另一布置結(jié)構(gòu)，參見在電網(wǎng)電壓供電系統(tǒng)2和變壓器20之間的布置結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，進(jìn)一步改進(jìn)開頭所述類型的供電電壓探測裝置，使得能夠以小的花費具有更高精確度地以更快速和更可靠的方式確定相應(yīng)的電網(wǎng)電壓。

上述目的根據(jù)本發(fā)明通過權(quán)利要求1的特征實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的供電電壓探測裝置的特征尤其是，經(jīng)整流的電網(wǎng)電壓在超過電壓限值/極限電壓值的情況下被輸送給光電耦合器，對于超過電壓限值的持續(xù)時間可由光電耦合器傳輸信號，其中，從信號的信號持續(xù)時間和周期中可以求得與電網(wǎng)電壓值相關(guān)的占空率。

根據(jù)本發(fā)明不需要用于使電壓平滑化的電容器，并且數(shù)字地實現(xiàn)電網(wǎng)電壓值的檢測。通過光電耦合器，提供電流隔斷并同時實現(xiàn)將電網(wǎng)電壓值轉(zhuǎn)換為具有固定值的信號。只要電網(wǎng)電壓值超過確定的電壓限值，就激活光電耦合器并通過光電耦合器在超過電壓限值所持續(xù)的時間內(nèi)一直傳輸信號。然后可以借助于控制電子系統(tǒng)從該信號的信號持續(xù)時間和信號周期中求得與電網(wǎng)電壓值有關(guān)的占空率。

由此提高了精確性，并同時以簡單的方式實現(xiàn)了電流隔斷。雖然應(yīng)用了光電耦合器作為附加的構(gòu)件，但是可以取消相應(yīng)的電容器。如果應(yīng)用相應(yīng)的微控制器作為控制電子系統(tǒng)，則可以以高的精度快速地進(jìn)行電網(wǎng)電壓值的探測和與相應(yīng)的基準(zhǔn)值的比較。由此同樣可以快速并精確地實現(xiàn)例如從電網(wǎng)電壓供電模式到緊急電壓供電模式的相應(yīng)切換，其中這也可以以相反的方式進(jìn)行，即實現(xiàn)從緊急電壓供電模式回切到電網(wǎng)電壓供電模式。

在根據(jù)本發(fā)明的供電電壓探測裝置中，同樣對電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流，其中相應(yīng)的電路具有與電網(wǎng)電壓供電系統(tǒng)相連接的整流器。

在根據(jù)本發(fā)明的電路中，附加地應(yīng)用電壓限值，其中僅在電網(wǎng)電壓值超過該電壓限值的情況下才激活光電耦合器。由包括至少一個齊納二極管的齊納二極管裝置給出這個電壓限值，該齊納二極管裝置連接在整流器和光電耦合器之間。就是說，由相應(yīng)的齊納電壓確定該電壓限值。

同時，齊納二極管裝置例如通過使用另一齊納二極管或通過使用多個齊納二極管而容易地適配于不同的運行條件，從而以這種方式可以實現(xiàn)不同的齊納電壓和進(jìn)而電壓限值用以與電網(wǎng)電壓值進(jìn)行比較。

為了禁止過高的電流進(jìn)行加載，限流電阻可以與齊納二極管裝置串聯(lián)。這種限流電阻可以由多個電阻或由僅一個電阻形成。

在光電耦合器的一簡單的實施例中，該光電耦合器具有作為光發(fā)射器的LED(發(fā)光二極管)和作為光接收器的光電晶體管。

該光電晶體管接收來自LED的相應(yīng)的光，并僅在接收這種光期間是導(dǎo)通的，就是說，在相應(yīng)的、電網(wǎng)電壓值超過電壓限值的信號持續(xù)期間，光電晶體管是導(dǎo)通的。

為了可以向控制電子系統(tǒng)的相應(yīng)的脈沖輸出端/鍵控輸出端(Tast-Ausgang)輸入可以良好再生的并可以良好地區(qū)分其電平/電位的信號，該光電晶體管可以驅(qū)控電子開關(guān)元件，該電子開關(guān)元件基本上在信號持續(xù)期間是導(dǎo)通的，并在信號持續(xù)期間在該脈沖輸出端上施加H電平/高電位而在其它時間施加L電平/低電位。相應(yīng)的電平由控制電子系統(tǒng)檢測，并用于獲取占空率。

尤其還要再次指出，在電網(wǎng)電壓值小于電壓限值的情況下得到L電平，并在這種情況下不通過光電耦合器進(jìn)行信號傳輸。

為了減小在電子開關(guān)元件上的相應(yīng)的電壓，可以為該電子開關(guān)元件配備分壓器。

已經(jīng)指出，控制電子系統(tǒng)與脈沖輸出端連接，并因此從信號的信號持續(xù)時間和周期中得到占空率。為了可以精確地確定相應(yīng)的電平，控制電子系統(tǒng)可以具有濾波裝置。

已經(jīng)指出，預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值用于，在出現(xiàn)電網(wǎng)電壓值小于這個基準(zhǔn)值時切換到例如緊急電壓供電模式。根據(jù)本發(fā)明，不僅借助于控制電子系統(tǒng)實現(xiàn)這種切換，還可以當(dāng)電網(wǎng)電壓值大于基準(zhǔn)值時通過占空率確定相應(yīng)的電網(wǎng)電壓值。這尤其在電壓限值小于該基準(zhǔn)值時實現(xiàn)。

在一有利的實施例中，在齊納二極管裝置和光發(fā)射器之間布置有包括二極管和電阻的串聯(lián)電路。在此尤其有利的是，通過該串聯(lián)電路和利用作為分壓器的一部分的相應(yīng)電阻可以對電容器充電。這例如通過相應(yīng)的電容器和二極管的并聯(lián)電路而實現(xiàn)。

通過包括二極管和電阻的串聯(lián)電路，對電容器充電，并且該二極管尤其用于，當(dāng)供電電壓過零時，電容器不必每次都重新放電。通過使二極管相對于電容器并聯(lián)連接，在此保證了，電容器上的電壓具有恒定的值。這尤其導(dǎo)致，光接收器基本上總是以相同的能量運行。

在本發(fā)明的至此描述的實施形式中，流過齊納二極管裝置和流過光電耦合器的電流大小相同。這可以在熱變化的情況下導(dǎo)致，光電耦合器二極管或者說光學(xué)傳感器和齊納二極管裝置的相應(yīng)的正向電壓(Fluβ-Spannung)導(dǎo)致占空比的強烈變化。在本發(fā)明的另一實施例中，僅光學(xué)傳感器的相應(yīng)的基極電流流過齊納二極管裝置，由此導(dǎo)致正向電壓幾乎不變化。該光接收器因此也近似以恒定的電流運行。由此在另一實施例中，在大的溫度范圍上得到顯著更加穩(wěn)定的運行。

附圖說明

下面根據(jù)附圖中的示意圖詳細(xì)說明本發(fā)明的有利的實施例。

其中示出

圖1示出從實際應(yīng)用中已知的供電電壓探測裝置的原理圖，

圖2示出從實際應(yīng)用中已知的供電電壓探測裝置的另一示例，

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的按照第一實施例的具有電流隔斷的供電電壓探測裝置的原理圖，和

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的供電電壓探測裝置的第二實施例。

具體實施方式

根據(jù)本發(fā)明的供電電壓探測裝置1(圖3)通過整流器5與電網(wǎng)電壓供電系統(tǒng)2連接。電網(wǎng)電壓經(jīng)過整流后，該電網(wǎng)電壓經(jīng)過限流電阻8和齊納二極管裝置6、7被輸送給光電耦合器4。不需要通過例如電容器、如電解質(zhì)電容器或類似電容器使電壓平滑化。

經(jīng)整流的電網(wǎng)電壓用于致動光電耦合器。在整流器5和光電耦合器4之間連接有齊納二極管裝置6。該齊納二極管裝置具有至少一個齊納二極管7。僅當(dāng)電網(wǎng)電壓值大于相應(yīng)的作為極限電壓的齊納電壓時，才接通光電耦合器，該光電耦合器相應(yīng)具有作為光發(fā)射器的LED 9和作為光接收器的光電晶體管10。同時，通過由一個或多個電阻組成的限流電阻8能限制電流，其中該限流電阻8串聯(lián)在齊納二極管7和整流器5之間。

當(dāng)電網(wǎng)電壓值高于由齊納電壓確定的電壓限值時，光電耦合器的光電晶體管10導(dǎo)通。如果光電晶體管10導(dǎo)通，則該光電晶體管驅(qū)控電子開關(guān)元件11，從而該開關(guān)元件同樣也是能導(dǎo)通的。相應(yīng)地，在脈沖輸出端12上施加H電平信號。如果電網(wǎng)電壓值小于電壓限值，則光電耦合器去激活，并且光電晶體管10不導(dǎo)通。因此在脈沖輸出端12上施加L電平信號。

還需說明的是，電網(wǎng)電壓通常具有50Hz的頻率，從而由于電網(wǎng)電壓的相應(yīng)整流而在脈沖輸出端12上施加100Hz的相應(yīng)的信號。相應(yīng)的占空率或者說占空比為輸入-輸出-比例或尤其為信號持續(xù)時間與信號周期的比例。在此還要注意的是，占空率或占空比與電網(wǎng)電壓值的大小有關(guān)。如果電網(wǎng)電壓小，則H電平信號的持續(xù)時間也小，如果電網(wǎng)電壓高，則H電平信號的持續(xù)時間也大。就是說，通過占空率或占空比產(chǎn)生如下可能性，即推斷出電網(wǎng)電壓值，這是因為占空率表現(xiàn)出與電網(wǎng)電壓值的相關(guān)性。

通過控制電子系統(tǒng)3確定H電平信號、L電平信號的持續(xù)時間、占空率等，該控制電子系統(tǒng)可以例如設(shè)計為微控制器。該微控制器可以包括濾波裝置，該濾波裝置可以精確地確定相應(yīng)的電平。這種濾波裝置16也可以在微控制器內(nèi)部以軟件方式實現(xiàn)。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的供電電壓探測裝置1的另一實施例。相同的部件以與根據(jù)圖3的第一實施例相同的附圖標(biāo)記表示。

在根據(jù)圖4的實施例中，尤其在齊納二極管裝置6與光電耦合器或光發(fā)射器9之間布置有二極管25和電阻26的串聯(lián)電路。電流經(jīng)過該串聯(lián)電路不僅流向光發(fā)射器9的方向，還流向電容器24和齊納二極管27的并聯(lián)結(jié)構(gòu)的方向。電阻26是分壓器的一部分，該分壓器包括在電阻26和光發(fā)射器9之間的另一電阻28。由分壓器對電容器24和齊納二極管27的并聯(lián)結(jié)構(gòu)供電。光接收器這方的構(gòu)造與根據(jù)圖3的實施例相同。

在圖4中示出的實施例的情況下尤其要注意的是，在確定的電壓下光發(fā)射器9總是導(dǎo)通的。該確定的電壓由具有相應(yīng)齊納二極管7的齊納二極管裝置6決定。只要在整流器5之后的電壓大于齊納二極管裝置6的相應(yīng)的值，則光發(fā)射器9就是導(dǎo)通的。在整流器5后方存在沒有濾波的經(jīng)整流的電壓，就是說，在50Hz的電網(wǎng)電壓供電模式的情況下存在100Hz的信號。

然而電網(wǎng)電壓供電模式具有過零點，在過零時在光發(fā)射器9中出現(xiàn)供電暫停。就是說，在該暫停中不能驅(qū)控光電耦合器。在高的輸入電壓的情況下這種暫停相對短，而輸入電壓或電網(wǎng)供電電壓越小，則暫停越長。

光發(fā)射器9根據(jù)電網(wǎng)供電電壓確定占空比。通過二極管25和電阻26對電容器24充電。二極管25在此阻止了，在上述過零的情況下電容器24每次都要重新放電。通過齊納二極管27相對于電容器24的并聯(lián)電路，電容器24上的電壓確定為恒定的值，從而光電耦合器總是以相同的能量運行。

在第二實施例中就此另一優(yōu)點是，在第一實施例的情況下流過齊納二極管裝置的相同的電流也流過光電耦合器。這在熱變化時可以導(dǎo)致，光發(fā)射器和齊納二極管裝置的正向電壓造成占空比的變化。在第二實施例中，僅光發(fā)射器的相應(yīng)的基極電流流經(jīng)齊納二極管裝置6，這幾乎不會導(dǎo)致正向電壓的變化。就是說，光接收器10現(xiàn)在以幾乎恒定的電流持續(xù)運行。這導(dǎo)致供電電壓探測裝置在大的溫度范圍上的穩(wěn)定運行。

因此根據(jù)本發(fā)明得到具有電流隔斷的電路，該電路例如能夠以簡單而精確的方式確定電網(wǎng)電壓值，并能夠決定在電網(wǎng)電壓供電模式和緊急電壓供電模式之間進(jìn)行切換。信號的相應(yīng)的波形不會受到不同的負(fù)載情況的影響，參見對應(yīng)于圖1和圖2的實施方案，并尤其不需要電解質(zhì)電容器。

因為以非常精確的方式確定電網(wǎng)電壓值，所以當(dāng)然能夠?qū)崿F(xiàn)與預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值的相應(yīng)的精確的比較，以便在可必要時決定在電網(wǎng)電壓供電模式和緊急電壓供電模式之間進(jìn)行切換。因此以更加可靠的方式滿足了標(biāo)準(zhǔn)或類似規(guī)范的相應(yīng)要求。

另外還要注意的是，可以對應(yīng)于電壓限值的相應(yīng)預(yù)設(shè)而選擇齊納二極管裝置。已經(jīng)指出的是，由齊納電壓得到電壓限值，并且該電壓限值在與電網(wǎng)電壓值比較時決定光電耦合器的接通持續(xù)時間和斷開持續(xù)時間。

根據(jù)本發(fā)明的供電電壓探測裝置可以應(yīng)用在緊急照明系統(tǒng)或類似系統(tǒng)中，就是說，用在所有的、例如在電網(wǎng)電壓中斷時必須由緊急電壓供電系統(tǒng)繼續(xù)運行的裝置中。不僅可以根據(jù)本發(fā)明求取電網(wǎng)電壓的相應(yīng)的值，而且還可以可靠和精確地檢測用于切換到緊急電壓供電模式或切換回電網(wǎng)電壓供電模式的相應(yīng)的時刻。相應(yīng)的供電電壓探測裝置可以視應(yīng)用領(lǐng)域而定布置在不同的位置上。可以設(shè)想，為電網(wǎng)電壓供電系統(tǒng)或也為中央蓄電池等配備有提供相應(yīng)的緊急電壓的裝置。此外供電電壓探測裝置還可以多次地、例如尤其結(jié)合防爆燈具應(yīng)用在建筑照明設(shè)備中。這通常也適用于防爆電氣安裝技術(shù)，其用于照明，也用于監(jiān)控、控制、發(fā)信號、測量和控制技術(shù)以及在有爆炸危險的區(qū)域中的電能分配。當(dāng)然還存在如下應(yīng)用可能性，即：代替切換到緊急電壓供電模式，在確定的電網(wǎng)電壓值的情況下可以采取另外的措施，該另外的措施例如涉及防爆或類似情況。此外還存在如下可能性，即：至少在電壓限值之上，在電網(wǎng)供電電壓的不同值下引起不同的反應(yīng)，這是因為根據(jù)本發(fā)明可以快速而精確地檢測電網(wǎng)電壓值。就是說，還可以將電網(wǎng)電壓值與多個預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，以便視電網(wǎng)電壓值的大小而定在相應(yīng)的基準(zhǔn)值下觸發(fā)不同的反應(yīng)。