AT396189B - Schutzeinrichtung zur verhinderung eines fehlbetriebes eines ueberwachungssystemes zur erfassung von notfaellen - Google Patents

Description

AT396 189 B

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung zur Verhinderung eines Fehlbetriebes eines Überwachungs-systemes zur Erfassung von Notfällen, z. B. eines Brandes oder Sickergas, mit mehreren Überwachungsgeräten in jeweils einer Überwachungszone, mit einer zentralen Meldestelle und einer Signalleitung, an die die Überwachungsgeräte angeschlossen sind, wobei die Signalleitung entweder in Form einer Schleife zur zentralen Meldestelle zurückgeführt oder ungeschleift mit einem Abschlußwiderstand ausgelegt ist, und Schalteinrichtungen zwischen der Signalleitung und den Überwachungsgeräten.

Wenn bei einem herkömmlichen Überwachungssystem dieser Art die Signalleitung kurzgeschlossen wird, werden alle Überwachungsgeräte in einen Betriebszustand versetzt, in dem sie ihre Signale nicht an die Meldestelle übertragen können. D. h. die Signale aller an die Signalleitung angeschlossenen Überwachungsgeräte können von der Meldestelle nicht empfangen werden, uiid auch die Signalleitung ist unterbrochen, sodaß kein Kurzschlußstrom fließen kann.

Daher sind daartige Überwachungssysteme nicht ausreichend zuverlässig.

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der Nachteile herkömmlicher Systeme und die Schaffung einer Schutzeinrichtung zur Verhinderung eines Fehlbetriebes eines Überwachungssystemes zur Erfassung von Notfällen, sodaß eine sichere und zuverlässige Überwachung ermöglicht und selbst im Falle eines Kurzschlusses die wirksame Erfassung des Notfalles gewährleistet ist.

Das gesteckte Ziel wird mit einer Schutzeinrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß in den Schalteinrichtungen zur Erfassung eines Kurzschlusses in der Signalleitung die Signalleitung mit zwei Eingängen eines Kurzschlußdetektors verbunden ist, dessen Ausgang über eine Steuereinrichtung mit dem Steuereingang eines Schalters, der in der Signalleitung liegt, um diese unterbrechen zu können, verbunden ist, wobei die zwei Eingänge des Kurzschlußdetektors Eingänge zweier Spannungsdiskriminatoren mit verschiedenen Schwellspannungswerten sind und daß bei einem Ausgangssignal des Kurzschlußdetektors, das dieser abgibt, wenn an einem der beiden Diskrimininatoreingänge die Leitungsspeisespannung unter eine der Schwellwertspannungen absinkt, der Schalter vom geschlossenen Zustand in den geöffneten übergeht

Im Vergleich zum Stand der Technik enthält die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung einen Kurzschluß-detektor mit zwei eingangsseitigen Spannungsdiskriminatoren, von denen der eine zur Erfassung eines Kurzschlusses zwischen den Signalleitungen dient wenn die Leitungsspeisespannung bei geöffnetem Schalter an der Stelle des Schalters unter eine erste Schwellwertspannung absinkt die geringer ist als die Signalleitungsspannung an da1 Lastseite, und der andere zur Erfassung eines Kurzschlusses zwischen den Signalleitungen dient wenn die Leitungsspeisespannung bei geschlossenem Schalter geringer als eine zweite Schwellwertspannung, die selbst geringer als die an an der Lastseite anliegende Leitungsspannung ist, aber höher als die erste Schwellwertspannung ist Die vorliegende Erfindung basiert auf der Überlegung, daß sich bei Kurzschluß die Leitungsspannung daart ändert daß hiemit da Schalter geöffnet oder geschlossen werden kann.

Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung erfaßt einen Kurzschluß bei geschlossenem Schalter durch den ersten Spannungsdiskriminator und bei geöffnetem Schalter durch den zweiten Spannungsdiskriminator und unter-scheidet auf diese Weise klar zwischen den beiden Schalterstellungen. Aus diesem Grund kann mit Sicherheit ein Kurzschluß bei geöffnetem Schalter erkannt werden, wodurch ein höchst zuverlässiges System geschaffen wird.

In vorteilhafta Weiterbildung da Erfindung kann eine Niederspannungsquelle vorgesehen sein, die an die Verbindungsstellen des Schalters mit da Signalleitung angeschlossen ist, wobei die Spannung da Niederspannungsquelle geringer als die Spannung an die Signalleitung angeschlossener Endgeräte, jedoch größa als eine der im Kurzschlußdetektor eingestellten Schwellwertspannungen ist.

Weitos kann der Kurzschlußdetektor zwei Komparatoren auf weisen, wobei jeweils da negative Eingang an die Signalleitung an der Seite des Schalters und der positive Eingang entweder an eine elektrische Quelle zur Abgabe da jeweiligen Schwellwertspannung oder an eine von der Steuerschaltung gesteuote Bezugs-Schwellwertspannungsschaltung zur Abgabe der jeweiligen Schwellwertspannung angeschlossen sind.

Von Vorteil ist auch, wenn die Schalteinrichtung eine Sperreinrichtung aufweist, die zwischen den Kurzschlußdetektor und die Steuereinrichtung geschaltet ist und die Umschaltung des Schalters durch die Steuereinrichtung während einer vorbestimmten Zeitdauer in Abhängigkeit von einem vom Ausgangssignal des Kurzschlußdetektors abgeleiteten Auslösesignal sperrt.

Dabei kann die Sperreinrichtung ein monostabiler Multivibrator sein, der vom Kurzschlußdetektor getriggot wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näha erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind; es zeigen Fig. 1 das Blockschaltbild des Gesamtsystems des ersten Ausführungsbeispieles, Fig. 2 das Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform da Schalteinrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 3 das Blockschaltbild eina zweiten Ausführungsform der Schalteinrichtung, Fig. 4 das Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform der Schalteinrichtung, Fig. 5 das Blockschaltbild des Gesamtsystems mit der Schalteinrichtung nach Fig. 4, Fig. 6 das Blockschaltbild einer weiteren Schalteinrichtung, die in das System nach Fig. 5 eingegliedert werden kann, Fig. 7 das Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform da Schalteinrichtung und Fig. 8 das Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Schalteinrichtung, die in ähnlicher Weise funktioniert wie die gemäß Fig. 2,3 und 4.

Gemäß Fig. 1 weist das gesamte Überwachungssystem eine zentrale Meldestelle (1) auf, von der Signal- -2-

AT 396 189 B leitungen (LI) und (L2) zu mehreren Übenvachungszonen und von dort in einer Schleife zurück zur Meldestelle (1) geführt sind. Für jede Überwachungszone vorgesehene Überwachungsgeräte (3) sind zueinander parallel an die Signalleitungen (LI, L2) angeschlossen. Die Überwachungsgeräte (3) sind durch jeweils eine Schalteinrichtung (2a, 2b, ... 2f) an die Signalleitungsschleife angeschlossen und bestehen jeweils aus einer Femanschlußeinrichtung (3a) und mehreren mit diesem verbundenen Sensoren (3b) zur Erfassung eines Brandes, von Sickergas od. dgl.

Ein als Überwachungsgerät dienender Analogdetektor (4) zur Überwachung eines Notfalles ist an einer Stelle zwischen zwei Schalteinrichtungen (2b) und (2c) an die Signalleitungsschleife parallel angeschlossen.

Weitere Überwachungsgeräte (3) sind durch Schalteinrichtungen (2d) bzw. (2f) zwischen den Schalteinrichtungen (2c) und (2e) bzw. zwischen der Schalteinrichtung (2e) und der Meldestelle (1) parallel an die Signalleitungen (LI, L2) angeschlossen.

Der Femanschlußeinrichtung (3a) jedes Überwachungsgerätes (3) und dem Analogdetektor (4) sind jeweils Adressen zugeordnet; sie sind zum Zählen von Rufimpulsen der Meldestelle (1) sowie zur Übertragung gesammelter Erfassungsdaten an die Meldestelle (1) bei Übereinstimmung der gezählten Rufimpulse mit der betreffenden Adresse ausgebildet

In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die Schalteinrichtungen (2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f) an Stellen zur gegenseitigen Trennung der Überwachungsgeräte (3) angeordnet sind.

Jede Schalteinrichtung (2a) bis (2f) weist einen Schalter auf, der normalerweise geschlossen ist und geöffnet wird, wenn ein Kurzschluß der Signalleitungen (LI) und (L2) erfaßt wird, wobei der Schalter zur Trennung des zugehörigen Überwachungsgerätes von der Signalleitungsschleife (LI, L2) geschaltet wird.

Im folgenden wird die Ausgestaltung der zentralen Meldestelle (1) näher beschrieben, die eine Empfangs- und Verarbeitungsstufe (la) aufweist, welche in Abhängigkeit von einem Befehlssignal einer Steuerstufe (lb) Rufimpulse abgibt, die einer vorbestimmten Spannung (Eo) überlagert werden, und Überwachungsdaten von den Überwachungsgeräten empfängt. Die Steuerstufe (lb) stellt die Zustände eines Brandes, von Sickergas, eines Kurzschlusses od. dgl. auf der Basis der durch die Empfangs- und Verarbeitungsstufe (la) empfangenen Daten fest. Stellt die Steuerstufe (lb) einen Kurzschluß oder eine Anschlußunterbrechung fest, so steuert sie eine andere, von der Empfangs- und Verarbeitungsstufe (la) unabhängige Empfangs- und Verarbeitungsstufe (lc) an, die normalerweise ausgeschaltet ist und in Abhängigkeit von einem Befehlssignal der Steuerstufe (lb), welche den Kurzschluß oder die Anschlußunterbrechung erfaßt hat, ihren Empfangs- und Verarbeitungsbetrieb aufnimmt. Dabei werden in Abhängigkeit vom Befehlssignal der Steuerstufe (lb) Rufimpulse der vorbestimmten Spannung überlagert und an die anderen Enden der Signalleitungen (LI, L2) abgegeben, um die Überwachungsdaten vom Überwachungsgerät (3) abzurufen.

Anhand der Fig. 2 wird nun ein Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtungen (2a, 2b,...) beschrieben.

Die Anschlußklemmen (9) und (10) der Schalteinrichtung (2a, 2b, .„) sind durch je eine der Signalleitungen (LI) bzw. (L2) an die Speisequelle der Meldestelle (1) angeschlossen Die Anschlußklemmen (11) und (12) der Schalteinrichtung (2a, 2b,...) sind durch eine der Signalleitungen (LI) bzw. (L2) mit einer Last verbunden.

In einer die mit der Signalleitung (LI) verbundenen Anschlußklemmen (9) und (11) verbindenden Leitung ist ein Schalter (5) angeordnet, der z. B. ein analoger FET od. dgl. ist. Die am Schalt»' (5) liegende Spannung wird einem Kurzschlußdetektor (6) zugeführt

Der Kuizschlußdetektor (6) gibt an eine Steuereinrichtung (7) ein Ausgangssignal ab, wenn zumindest eine der Leitungsspeisespannungen unter eine Schwellwertspannung (Vth) absinkt, die zur Erfassung eines Leitungskurzschlusses eingestellt ist.

Die Steuereinrichtung (7) gibt ein Steuersignal zum Schließen des Schalters (5) ab, wenn der Kurzschlußdetektor (6) kein Ausgangssignal abgibt, und ein Steuersignal zum Öffnen des Schalters (5) ab, wenn der Kurzschlußdetektor (6) das Ausgangssignal abgibt.

Eine Niederspannungsquelle (8) gibt an die mit dem Schalter (5) verbundenen Leitungen eine vorbestimmte Spannung (VI) ab.

Die Niederspannungsquelle (8) ist an die mit dem Schalter (5) verbundenen Leitungen angeschlossen, wobei zu diesen Leitungen führende Signalleitungen durch Dioden zur Unterdrückung eines Rückstromes angeschlossen sind. Die Verbindungsstelle der Dioden (Dl) und (D2) ist über einen Widerstand (RI) mit einem Transistor (15) verbunden, dessen Basis an einer mittels eines von Widerständen (R2) und (R3) gebildeten Spannungsteilers erhaltenen Spannung liegt. Der Kollektor des Transistors (15) ist an die zum Schalter (5) führenden Leitungen durch riickstromverhindemde Dioden (D3) bzw. (D4) angeschlossen.

Wird bei dieser Niederspannungsquelle (8) die Kollektorspannung des Transistors (15) mit (Vc) bezeichnet, so ist die Basis-Emitter-Spannung (Vbe):

Vbe = (R3/(R2 + R3)}. Vc (1)

Die Durchlaßspannung der Diode (D4) sei mit (Vf) bezeichnet; sie ist im wesentlichen gleich der Basis- -3- (2)

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Emitter-Spannung (Vbe).

Wenn Vf = Vbe, so ist die Spannung (VI) an den lastseitigen Anschlußklemmen (11) und (12):

Vl-Vc-Vf

Durch Einsetzen der nach Gleichung (1) ermittelten Kollektorspannung (Vc) in die Gleichung (2) läßt sich die Spannung (VI) an den lastseitigen Anschlußklemmen (11) und (12) wie folgt ausdrücken: (3) VI = Vbe. R2/R3

Wie aus Gleichung (3) hervorgeht, ist die Ausgangsspannung (VI) der Niederspannungsquelle (8) von den im Basiskreis des Transistors (15) vorgesehenen Widerständen (R2) und (R3) bestimmt, da die Basis-Emitter-Spannung (Vbe) konstant, z. B. 0,6 V ist Die Betriebsspannung für einen im an die Signalleitungen (LI) und (L2) über die Anschlußklemmen (11) und (12) angeschlossenen Lastkreis vorgesehenen Mikrocomputer sei mit (Va) bezeichnet; die von der Niederspannungsquelle (8) an die mit dem Schalter (5) verbundenen Leitungen angelegte Spannung wird auf einen vorbestimmten Betrag eingestellt, der über der Schwellwertspannung (Vth) zur Erfassung von Kurzschlüssen, aber unter der Betriebsspannung (Va) deijenigen Anschlußklemmen liegt, die nicht an die Last angeschlossen sind.

Wenn also die Betriebsspannung (Va) des im Lastkreis vorgesehenen Mikrocomputers z. B. 5 V beträgt, so ist die an die mit dem Schalter (5) verbundenen Leitungen angelegte Spannung (VI) der Niederspannungsquelle (8) auf 2 bis 3 V einzustellen. Dabei wird die Schwellwertspannung (Vth) zur Erfassung eines Kurzschlusses auf beispielsweise 1V oder weniger eingestellt.

Wenn in Gleichung (3) die Spannung (Vbe) mit 0,6 V und die Widerstände mit R2 * 4R3 und R3 gewählt werden, so kann ungeachtet der Quellenspannung (Eo) eine geringe Spannung (VI) erzielt werden, nämlich VI = 2,4 V.

Obwohl sich die vorstehenden Erläuterungen auf ein Ausführungsbeispiel beziehen, bei dem die Anschlußklemmen (9) und (10) an eine Speisequelle und die Anschlußklemmen (11) und (12) an eine Last angeschlossen sind, kann eine gleiche niedrige Spannung (VI) an die Leitungen der Lastseite angelegt werden, falls die Anschlußklemmen (11) und (12) mit der Speisequelle und die Anschlußklemmen (9) und (10) mit der Last verbunden sind.

Nun wird die Funktion der in Fig. 2 gezeigten Schalteinrichtung beschrieben.

Sobald der in der zentralen Meldestelle (1) vorgesehene elektrische Leistungskreis eingeschaltet wird, liegtan den Anschlußkimmen (9) und (10) eine vorbestimmte Quellenspannung. Der Schalter (5) ist offen, sodaß die Quellenspannung dm Transistor (15) der Niederspannungsquelle (8) durch die Diode (Dl) sowie den Widerstand (RI) zugeführt wird. Eine direkte Beaufschlagung der zwischen den mit den Anschlußklemmen (11) und (12) verbundenen Signalleitungen (LI) und (L2) angeschlossenen Lasten durch die Niederspannungsquelle (8) ist wegen der lastseitig angeordneten Diode (D2) nicht vorgesehen.

Der Transistor (15) wird aufgrund der ihm durch die Diode (1) sowie den Widerstand (RI) zugefuhrten Leistung und der an den Widerständen (R2) und (R3) geteilten Spannung zur Basisvorspannung durchgeschaltet. Die Kollektorspannung (Vc) liegt an der Diode (D4). Somit wird an die lastseitigen Anschlußklemmen (11) und (12) die sich aus Gleichung (3) ergebende Spannung (VI) angelegt

Die Diode (D3) ist gesperrt, weil die Kollektorspannung (Vc) äußerst gering ist

Auf diese Weise wird unmittelbar nach Einschalten der Speisequelle von der Niederspannungsquelle (8) die relativ geringe Spannung (VI) an die Signalleitungen (LI) und (L2) abgegeben. Selbst wenn die Spannung (VI) als Quellenspannung an eine angeschlossene Last, wie einen Detektor oder eine Femanschlußeinrichtung abgegeben wird, und diese einen Mikrocomputer aufweist ist die Spannung (VI) geringer als die Spannung (Va) im Arbeitspunkt des Mikrocomputers. Daher befindet sich der Mikrocomputer im Ruhestand und kann durch Quellenspannungsschwankungen nicht zufällig zu einem unbeabsichtigten Betrieb eingeschaltet werden.

Wird die Spannung (VI) an die Lastseite angelegt, so wird damit auch der Kurzschlußdetektor (6) beaufschlagt Da die Spannung (VI) größer als die im Kurzschlußdetektor (6) eingestellte Schwellwertspannung (Vth) ist, »faßt der Kurzschlußdetektor (6) keinen Kurzschluß. Folglich schließt die Steuereinrichtung (7) den Schalter (5) kurz nach Abgabe der Spannung (VI) durch die Niederspannungsquelle (8), sodaß an die Lastseite die normale Quellenspannung angelegt wird.

Wenn zwischen den mit den Anschlußklemmen (11) und (12) verbundenen Signalleitungen (LI) und (L2) ein Kurzschluß auftritt, so verringert sich die Spannung an den Klemmen (11), (12) aufO V, sodaß die Spannung am Kurzschlußdetektor (6) unter der Schwellwertspannung (Vth) liegt.

Daraufhin gibt der Kurzschlußdetektor (6) an die Steuereinrichtung (7) ein Signal ab, die wiederum den Schalter (5) öffnet, wodurch die lastseitigen Leitungen, wo der Kurzschluß aufgetreten ist, von den speisequel- -4-

AT 396 189 B lenseitigen Leitungen getrennt werden.

Da die an den lastseitigen Leitungen anliegende, vorbestinunte niedrige Spannung geringer ist als die im Arbeitspunkt der Last, wird ein unnützer Betrieb des Mikrocomputers sicher verhindert.

Die Aufrechterhaltung einer konstanten Speisespannung der Speisequelle an der Lastseite ist ungeachtet der Anzahl der angeschlossenen Lasten unmittelbar nach dem Einschallen der Speisequelle möglich.

Weiters wird der Einschaltzustand als Folge des Endes der Funktion des Kurzschlußdetektors (6) bei Kurzschluß in sicherer Weise durch eine niedrige Spannung erzielt. Desgleichen ist gewährleistet, daß die Funktion des Mikrocomputers durch anfängliche Rückstellung normal anläuft.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Schalteinrichtung, wobei einige Bauteile, die mit denen des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispieles übereinstimmen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind und die Beschreibung dieser Bauteile gekürzt ist.

Die Schalteinrichtung besitzt ebenfalls einen Schalter (5), der allerdings mit einem Widerstand (R) überbrückt ist Der Widerstand (R) hat einen Wert von einigen kÖ, um große Kurzschlußströme in der Meldestelle bei Auftreten eines Kurzschlusses zwischen den Signalleitungen an der Lastseite zu verhindern.

Beide mit dem Schalter (5) verbundenen Signalleitungen sind jeweils an den negativen Eingang eines Komparators (16a, 16b) angeschlossen. Diese Komparatoren (16a, 16b) dienen als erste Stufe zur Erfassung eines Kurzschlusses. Am positiven Eingang jedes Komparators (16a, 16b) ist mittels einer elektrischen Quelle (17a) bzw. (17b) eine Schwellwertspannung (Vrl) eingestellt.

Die Schwellwertspannung (Vrl) wird auf einen kleineren Betrag als die Leitungsspeisespannung (VI) eingestellt, welch» der Leitungsspannung zum Zeitpunkt des Einschaltens der Speisequelle und der Versorgung der Lastseite durch den Widmstand (R) entspricht Die Quellenspannung (Vp), die an die lastseitigen Signalleitungen durch den Widerstand (R) angelegt wird, wenn der Schalter (5) ausgeschaltet ist, ist von der Gesamtimpedanz der Last bestimmt, z. B. Detektoren oder Femanschlußeinrichtungen, die an die mit den Anschlußklemmen (11) und (12) verbundenen lastseitigen Signalleitungen parallel angeschlossen sind. Diese Spannung (Vp) beträgt normalerweise etwa 2 bis 3 V. Daher wird die Schwellwertspannung Vrl = 1,0 V gesetzt, die geringer als die Spannungen an beiden Seiten des Schalters (5) ist, welche dem negativen Eingang eines Komparators (18) durch jeweils eine Diode (Dl) bzw. (D2) zugeführt wird. Der Komparator (18) dient als zweite Stufe zur Erfassung eines Kurzschlusses.

An den positiven Eingang des Komparators (18) wird mit Hilfe einer elektrischen Quelle (19) eine zweite Schwellwertspannung (Vr2) angelegt. Die zweite Schwellwertspannung (Vr2) ist grüß» als die Quellenspannung (Vp), die bei offenem Schalter (5) an den Widerstand (R) angelegt wird. Die Schwellwertspannung (Vr2) liegt außerdem über der Spannung (Vs), die zwischen den lastseitigen Anschlußklemmen (11) und (12) liegt, wenn ein Kurzschluß bei geschlossenem Schalter (5) auftritt und die vom Kurzschlußstrom (ig) und vom lastseitigen Leitungswiderstand (r) bestimmt ist. Die zweite Schwellwertspannung (Vr2) ist ab» klein» als die Quellenspannung (Vc), die von der Meldestelle (1) an die Anschlußklemmen (9) und (10) angelegt wird. Z. B. beträgt die lastseitige Leistungsspannung (Vp) bei offenem Schalter (5) infolge des Widerstandes (R) 2 bis 3 V. Die Spannung (Vs) beträgt normalerweise 4 bis 10 V, wenn der Schalter (5) geschlossen ist. In diesem Fall wird die Schwellwertspannung (Vr2) auf 11 V eingestellt

Die Ausgänge der Komparatoren (16a, 16b) und (18) sind an die Eingänge eines ODER-Gatters (20) angeschlossen. Die Steu»einrichtung (7) steuert den Schalter (5).

Die Steuereinrichtung (7) steuert den Schalter (5) in den geschlossenen Zustand, wenn kein Hochpegel-Ausgangssignal von einem der Komparatoren (16a, 16b) und (18) abgegeben wird. Anderseits steuert die Steuereinrichtung (7) den Schalt» (5) in den offenen Zustand, wenn irgendein Komparator (16a, 16b) oder (18) ein Ausgangssignal von hohem Logikpegel abgibt.

Nachstehend wird die Funktion der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform erläutert. Für den Fall, daß zwischen den mit den Anschlußklemmen (11) und (12) v»bundenen lastseitigen Leitungen kein Kurzschluß auftritt und daß die Quellenspannung (Vc) an die Anschlußklemmen (9) und (10) von der Meldestelle (1) aus angelegt wird, befindet sich der Schalter (5) im ausgeschalteten Zustand und die von der Gesamtimpedanz der lastseitig parallel angeschlossenen Einrichtungen sowie den Widerstand (R) bestimmte Spannung beträgt 2 bis 3 V. D» Komparator (16a) gibt ein Ausgangssignal von niedrigem Logikpegel ab, weil die dem Komparator (16a) zugeführte Leitungsspannung die Quellenspannung (Vc) ist Der Komparator (16b) gibt ebenfalls ein Ausgangssignal von niedrigem Logikpegel ab, weil die Eingangspannung 2 bis 3 V beträgt. Die dem quellenseitigen Eingang des Komparators (18) durch die Diode (Dl) zugeleitete Spannung ist (Vc), d. h. die Quellenspannung, und die dem Komparator (18) durch die Diode (D2) zugeführte Spannung ist (Vp), d. h. die lastseitige Leitungsspannung von 2 bis 3 V.

Die Diode (Dl) ist vorwärts vorgespannt und getriggert. Die Diode (D2) ist rückwärts vorgespannt und im Sperrzustand gehalten. Dem Komparator (18) wird nur die quellenseitige Leitungsspannung (Vc) zugeführt, die die mittels der Bezugsspannungsquelle (19) eingestellte Schwellwertspannung (Vr2) übersteigt und das Ausgangssignal von niedrigem Logikpegel bewirkt. Das ODER-Gatter (20) gibt ein Ausgangssignal von niedrigem Logikpegel ab, weil sich all seine Eingangssignale von den Komparatoren (16a, 16b) und (18) auf niedrigem Logikpegel befinden. Daher ändert die Steuereinrichtung (7) den Zustand des Schalters (5) vom Aus- in den Ein- -5

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Zustand nach Verstreichen einer varbestimmten Zeitdauer nach dem Einschalten der Speisequelle.

Wenn an der Stelle (A) der lastseitigen Leitungen bei eingeschalteter Leistung ein Kurzschluß auftritt und die Quellenspannung (Vc) an den quellenseitigen Klemmen (9) und (10) anliegt, kann die an den lastseitigen Klemmen (11) und (12) liegende Spannung wegen des Leitungswiderstandes (R), der einen hohen Betrag von 5 einigen -zig Icß auf weist, ein Teil der Quellenspannung (Vc) sein, wobei der Kurzschlußstrom durch die Leitungen mit dem Widerstand (r) fließt, dessen Betrag bloß einige Ω bis einige -zig Ω ist. Als Folge eines solchen Kurzschlußstromes verringert sich die Spannung an den Klemmen (11) und (12) auf nahezu 0 V. Die lastseitige Spannung wird dem Komparator (16b) zugeführt, der den Kurzschluß durch Vergleich dieser Eingangsspannung mit der ersten Schwellwertspannung (Vrl) ermittelt Der Komparator (16b) gibt daraufhin 10 ein Ausgangssignal auf hohem Logikpegel durch das ODER-Gatter (20) an die Steuerschaltung (7) ab, die den Schalter (5) in den geöffneten Zustand steuert.

Bei Auftreten eines Kurzschlusses an der Stelle (A) der lastseitigen Leitungen und bei normalem Anliegen der Quellenspannung (Vc) durch den geschlossenen Schalter (5) sind der Kurzschlußstrom (is) und die Kurzschlußspannung (Vs) vom Leitungswiderstand (r) der von der Klemme (11) zur Stelle (A) führenden Leitung 15 bestimmt Die Spannung an den quellenseitigen Klemmen (9) und (10) sinkt auf eine Spannung, die als Spannung (Vs) plus dem durch den Innenwiderstand des Schalters (5) verursachten Spannungsabfall definiert werden kann. Wegen des vom Innenwiderstand des Schalters (5) hervorgerufenen Spannungsabfalles wird die quellenseitige Leitungsspannung größer als die lastseitige Leitungsspannung. Somit wird die Diode (Dl) vorwärts vorgespannt und in den Durchlaßbereich geschaltet, wogegen die Diode (D2) rückwärts vorgespannt und 20 im Sperrbetrieb gehalten wird, wobei die Leitungsspannung dem Eingang des Komparators (18) zugeführt wird. Der Komparator (18) gibt aufgrund des Vergleiches der Eingangsspannung mit der mittels der Quelle (19) eingestellten zweiten Schwellwertspannung (Vr2) ein Ausgangssignal auf hohem Logikpegel ab. Das Hochpegel-Ausgangssignal wird durch das ODER-Gatter (20) an die Steuereinrichtung (7) abgegeben, die den Schalter (5) aus seinem geschlossenen in den offenen Zustand steuert, sodaß der Schaltungsbereich, in dem der Kurzschluß 25 aufgetreten ist, von den quellenseitigen Leitungen getrennt wird.

Obwohl die Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispieles erfolgte, bei dem die Klemmen (9) und (10) an die Speisequelle und die Klemmen (11) und (12) an einen Lastkreis angeschlossen sind, können die Anschlüsse auch umgekehrt sein, ohne die Funktion der Kurzschlußerfassung zu beeinträchtigen.

Wenn bei eingeschaltetem Schalter (5) ein Kurzschluß auftritt und selbst wenn die große Leitungsspannung, 30 die größer als die erste Schwellwertspannung ist, auftritt, ist normalerweise die lastseitige Leitungsspannung im Kurzschlußfall klein» als die zweite Schwellwertspannung (Vr2). Somit kann die Kurzschlußerfassung sich» durchgeführt und die kurzgeschlossene Leitung von der quellenseitigen Leitung ungeachtet des lastseitigen Leitungswiderstandes getrennt werden. Diese Ausführungsfarm ist also dadurch gekennzeichnet, daß zwei verschiedene Schwellwertspannungen zum Vergleich der Leitungsspannungen bei einem Kurzschluß bei 35 eingeschaltetem bzw. bei ausgeschaltetem Schalter (5) vorgesehen sind, wobei für diesen Vergleich die Komparatoren (16a) und (16b) die Leitungsspannung überwachen, um den Kurzschluß bei ausgeschaltetem Schalter (5) festzustellen, und der Komparator (18) ebenfalls die Leitungsspannung überwacht, um den Kurzschluß zu erfassen.

Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtung, bei d»n der Schalter (5) und ein Wider-40 stand (R) vorgesehen sind, der einen hohen Betrag von einigen -zig ΙτΩ aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel entfällt die Beschreibung für dieselben oder ähnliche Bauteile der vorstehenden Ausführungsformen.

Bei dieser Variante der Erfindung ist ein monostabiler Multivibrator (26) vorgesehen, der vom Ausgangssignal des Kurzschlußdetektors (6) getriggert wird, um ein Spetrsignal abzugeben, das die Umschaltung des Schalters (5) durch die Steuereinrichtung (7) in den Ein-Zustand sperrt Die Sperrzeit wird derart eingestellt, daß 45 die anfängliche Rückstellung einer im Lastkreis vorgesehenen Zentraleinheit gesichert ist, wenn die Speisung kurz nach Abschalten der Leitung aufgrund eines Kurzschlusses wieder eingeschaltet wird.

Selbstv»ständlich ist die Sperreinrichtung nicht auf den monostabilen Multivibrator (26) beschränkt, vielmehr kann jede geeignete Einrichtung angewendet werden, die dieselbe oder eine ähnliche Funktion erfüllt wie der Multivibrator (26). 50 Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtung, das im wesentlichen die gleiche Funktion erfüllt wie das nach Fig. 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel entfällt der Komparator (18) als zweite kurzschlußerfassende Einrichtung; bloß die Komparatoren (16a) und (16b) sind als kurzschlußeifassende Einrichtung vorgesehen. Anstelle der elektrischen Quellen (17a) und (17b) ist eine variable Bezugs-Schwellwertspannungsschaltung (30) für die Bezugs-Schwellwertspannung vorgesehen, welche bei Eingabe des Ein- oder Aus-55 Signales der Steu»einrichtung (7) die Bezugs-Schwellwertspannung ändert

Fig. 8 zeigt eine weitere Variante der Schalteinrichtung mit gleicher Funktion wie die vorstehend beschriebenen drei Ausführungsformen.

Bei dies» Variante ist d» Kurzschlußdetektor gemäß Fig. 3 vorgesehen, d» mit d» Niederspannungsquelle (8) nach Fig. 2 kombiniert ist Als Sperreinrichtung ist zwischen dem ODER-Gatt» (20) und d» Steuerein-60 richtung (7) wieder der monostabile Multivibrator (26) vorgesehen. Diese Variante vereinigt somit die Funktionen aller vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Schalteinrichtung. Natürlich kann als Kurz- -6-

AT 396 189 B schlußdetektor das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel angewendet werden.

Fig. 5 zeigt das System, bei dem die Schalteinrichtung nach den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen eingebaut ist. Gemäß Fig. 5 sind die Schalteinrichtungen (2a) und (2b) nach Fig. 4 an der der Meldestelle (1) benachbarten Seite und Schalteinrichtungen (24) anderer Art an der der Meldestelle (1) abgekehrten Seite in den Leitungsschleifen angeordnet. Diese Art Schalteinrichtung (24) ist in Fig. 6 dargestellt. Sie weist den Schalter (5), den Kurzschlußdetektor (6), die Steuereinrichtung (7) und den Widerstand (R) auf, der zur Überbrückung des Schalters (5) und zur Zuführung der Quellenspannung zur lastseitigen Leitung sowie auch zu der Femanschlußeinrichtung dient, wenn die Speisequelle eingeschaltet ist.

Falls die Schalteinrichtung (24) nach Fig. 6 für sämtliche Schalteinrichtungen vorgesehen ist, kann die Leitungsspannung in demjenigen Abschnitt, in dem kein Kurzschluß aufgetreten ist, auch 0 V betragen, wenn an der Stelle (A) ein Kurzschluß aufgetreten ist. Auf diese Weise kann ein überflüssiger Betrieb der Zentraleinheit im Detektor oder Lastkreis auftreten, der von einer Anspeisungsunterbrechung verursacht wird, die kurz nach der Trennung des kurzgeschlossenen Abschnittes mit Hilfe der Schalteinrichtung (24) auftritt.

Wenn im Betrieb die Meldestelle (1) eingeschaltet wird, so wird die Quellenspannung durch den den offenen Schalter (5) überbrückenden Widerstand (R) an die lastseitigen Leitungen angelegt Die lastseitige Spannung ist als von der Gesamtimpedanz des Widerstandes (R) bestimmte Teilspannung festgelegt Der Betrag des Widerstandes (R) sollte geringer sein als der Rückstellpegel der im Überwachungsgerät (23) beinhalteten Zentraleinheit.

Infolgedessen ist die an die Lastseite durch den Widerstand (R) angelegte Leitungsspannung größer als die im Kuizschlußdetektor (6) eingestellte Schwellwertspannung (Vth). Tritt nun das Kurzschluß-Erfassungssignal auf, so schaltet die Steuereinrichtung (7) nach einer vorbestimmten Zeitdauer nach Beginn der Anspeisung den Schalter (5) ein.

Sobald der Schalter (5) der in Nähe der Meldestelle (1) angeordneten Schalteinrichtungen (2a, 2b) geschlos-sen wird, so wird die Quellenspannung von der Meldestelle (1) an die lastseitigen Leitungen und somit auch durch die Schalteinrichtungen (24) mit dem Widerstand (R) an den Leitungsabschnitt (C) angelegt. Diese lastseitige Leitungsspannung liegt unter dem Rückstellpegel, der von der Gesamtimpedanz der im Lastkreis vorhandenen Zentraleinheit bestimmt ist, und anderseits über der in der Steuereinrichtung (7) eingestellten Schwellwertspannung (Vth), und dient zur Umschaltung des Schalters (5) in den geschlossenen Zustand. Demzufolge wird die Quellenspannung an alle Leitungsabschnitte (B, C) und (D) angelegt

Wenn ein Kurzschluß an der Stelle (A) des Abschnittes (C) auftritt, wird die Leitungsspannung nicht nur im Abschnitt (C), sondern auch in den Abschnitten (B) und (D) auf 0 V abgesenkt Dies wird von den Kurzschlußdetektoren (6) jeder Schalteinrichtung (2a, 2b) und (24) erfaßt, die daraufhin ein Signal abgeben, worauf die Steuereinrichtung (7) den Schalter (5) in den offenen Zustand umschaltet

Zu dieser Zeit wird in den Schalteinrichtungen (2a, 2b) der monostabile Multivibrator (26) von diesem Signal des Kurzschlußdetektors (6) getriggert, sodaß er das Sperrsignal an die Steuereinrichtung (7) abgibt Daher wird der Schalter (5) der Schalteinrichtung (24) ausgeschaltet und der kurzgeschlossene Abschnitt (C) von den normal arbeitenden Abschnitten (B) und (D) getrennt, denen die Quellenspannung (die geringer als der Rückstellpegel der Zentraleinheit ist) zugeführt wird, die vom Widerstand (R) der Schalteinrichtungen (2a, 2b) und der Gesamtimpedanz der Lastkreise (3) bestimmt ist. Wegen dieser Spannung endet das Signal des Kurzschlußdetektors (6). Allerdings liegt das Sperrsignal des Multivibrators (26) noch immer an der Steuereinrichtung (7), um das Umschalten des Schalters (5) während einer vorbestimmten Zeitdauer zu unterbinden, wobei die Steuereinrichtung (7) den Schalter (5) im offenen Zustand hält, selbst wenn da1 Kurzschlußdetektor (6) kein Signal mehr abgibt. Die Steuereinrichtung (7) steuert erst knapp nach Ende des Ausgangssignales des Multivibrators (26) nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitdauer den Schalter (5) in den geschlossenen Zustand.

Daher wird zeitweilig die normale Quellenspannung nicht an die Überwachungsgeräte (23) angelegt, die in den Abschnitten (B) und (D) parallel angeschlossen sind. Somit wird die Spannung an der in dem Überwachungsgerät (23) eingebauten Zentraleinheit auf die Teilspannung abgesenkt, die vom Widerstand (R) und der Gesamtimpedanz der zwischen den Leitungen in den Abschnitten (B) und (D) parallel angeschlossenen Überwachungsgeräte bestimmt ist Die durch den Widerstand (R) und unterhalb des Arbeitspunktes der Zentraleinheit des Überwachungsgerätes (23) eingestellte Quellenspannung der Lastseite beträgt 2 bis 3 V.

Wenn der Schalter (5) nach Ende des Ausgangssignales des Multivibrators (26) ausgeschaltet wird, wird durch den Anstieg der Quellenspannung die Zentraleinheit in ähnlicher Weise wie bei der anfänglichen Rückstellung beim Einschalten der zentralen Meldestelle (1) rückgestellt. Es kann auch vorgesehen sein, zum Start des Betriebes der Zentraleinheit eine anfängliche Rückstellung in den Normalzustand nach der Erfassung eines Kurzschlusses durchzuführen.

Zum Aufbau des in Fig. 5 dargestellten Systems können auch andere Arten Schalteinrichtungen (2a, 2b) vorgesehen sein, wie sie bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen behandelt worden sind. Es ist nicht erforderlich, daß diese Einrichtungen in der zentralen Meldestelle (1) eingebaut sind. Jedenfalls ist vorzugsweise jeweils immer dieselbe Art Schalteinrichtung (2a, 2b) vorgesehen.

So wie bei den vorigen kann auch bei dieser Variante die Zentraleinheit in sicherer Weise anfänglich rttckge-stellt werden. Insbesondere kann bei einer in einem Abschnitt ohne Kurzschluß angeordneten Zentraleinheit der -7-

Claims (5)

1. AT396 189 B überflüssige Betrieb bet zufolge des Kurzschlusses abgeschalteter Quellenspannung sicher verhindert werden. Als Schalter (5) und Steuereinrichtung (7) kann auch eine Relaisschaltung angewendet werden, deren Kontakt als Schalter dient. Dies»1 Schalter hätte dieselbe Funktion wie der Schalte* (5) und führte zu Stromeinsparungen. Bei den Systemen nach Fig. 1 und 5 sind Signalleitungsschleifen gezeigt, doch kann die Erfindung auch bei Systemen angewendet werden, die in eine Richtung geführte, ungeschleifte Signalleitungen aufweisen, die am Ende mit einem Abschlußwiderstand abgeschlossen sind. PATENTANSPRÜCHE 1. Schutzeinrichtung zur Verhinderung eines Fehlbetriebes eines Überwachungssystemes zur Erfassung von Notfällen, z. B. eines Brandes oder Sickergas, mit mehreren Überwachungsgeräten in jeweils einer Überwachungszone, mit einer zentralen Meldestelle und ein»* Signalleitung, an die die Überwachungsgeräte angeschlossen sind, wobei die Signalleitung entweder in Form einer Schleife zur zentralen Meldestelle zurückgeführt oder unge-schleift mit einem Abschlußwiderstand ausgelegt ist, und Schalteinrichtungen zwischen der Signalleitung und den Überwachungsgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schalteinrichtungen (2a, 2b,...) zur Erfassung eines Kurzschlusses in der Signalleitung (LI) die Signalleitung (LI) mit zwei Eingängen eines Kurzschlußdetektors (6) verbunden ist, dessen Ausgang über eine Steuereinrichtung (7) mit dem Steuereingang eines Schalters (5), der in der Signalleitung (LI) liegt, um diese unterbrechen zu können, verbunden ist, wobei die zwei Eingänge des Kurzschlußdetektors (6) Eingänge zweier Spannungsdiskriminatoren mit verschiedenen Schwellspannungswerten sind und daß bei einem Ausgangssignal des Kurzschlußdetektors (6), das dieser abgibt, wenn an einem der beiden Diskrimininatoreingänge die Leitungsspeisespannung unter eine der Schwellwertspannungen absinkt, der Schalter (5) vom geschlossenen Zustand in den geöffneten übergeht.
2. 2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Niederspannungsquelle (8), die an die Verbindungsstellen des Schalters (5) mit der Signalleitung (LI) angeschlossen ist, wobei die Spannung der Niederspannungsquelle (8) geringer als die Spannung an die Signalleitung (LI) angeschlossener Endgeräte, jedoch größer als eine der im Kurzschlußdetektor (6) eingestellten Schwellwertspannungen ist (Fig. 2).
3. 3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußdetektor (6) zwei Komparatoren (16,18) aufweist, wobei jeweils der negative Eingang an die Signalleitung (LI) an der Seite des Schalters (5) und der positive Eingang entweder an eine elektrische Quelle (17, 19) zur Abgabe der jeweiligen Schwellwertspannung (Vrl, Vr2) (Fig. 3) oder an eine von der Steuerschaltung (7) gesteuerte Bezugs-Schwellwertspannungsschaltung (30) zur Abgabe der jeweiligen Schwellwertspannung angeschlossen sind (Fig. 7).
4. 4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (2a, 2b, „·) eine Sperreinrichtung aufweist, die zwischen den Kurzschlußdetektor (6) und die Steuereinrichtung (7) geschaltet ist und die Umschaltung des Schalters (5) durch die Steuereinrichtung (7) während einer vorbestimmten Zeitdauer in Abhängigkeit von einem vom Ausgangssignal des Kurzschlußdetektors (6) abgeleiteten Auslösesignal sperrt (Fig. 4).
5. 5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung ein monostäbiler Multivibrator (26) ist, der vom Kuizschlußdetektor (6) getriggert wird (Fig. 4). Hiezu 7 Blatt Zeichnungen -8-