Schaltungsanordnung zur Überwachung von Strahlungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Strahlungen mit strahlungsempfindlichen Fühlorganen, deren elektrische Eigenschaften von der zu überwachenden Strahlung abhängen, und die in einem Überwachungsstromkreis liegen, der Schalt- oder Anzeigeorgane steuert.
Bekannte Schaltungsanordnungen dieser Art sind insbesondere mit Uftraviolett-Photozellen, also Gasentladungsröhren ausgestattet, welche in einem Wechselstromkreis liegen. Diese Gasentladungsröhren sind normalerweise nicht gezündet, so dass sie einen hohen Widerstand aufweisen und den Wechselstromkreis praktisch unterbrechen. Sobald auf die Ultraviolett-Photozellen Ultraviolettstrahlen mit einer bestimmten Intensität einwirken, werden die Röhren gezündet, so dass sich ihr Widerstand wesentlich verringert und in dem Wechselstromkreis ein Strom zu fliessen beginnt. Mit diesem Strom werden Schalt- oder Anzeigeorgane betätigt, beispielsweise über eine Gleichrichteranordnung Relais erregt, welche über ihre Kontakte das Vorhandensein der Strahlung anzeigen oder Schaltvorgänge auslösen.
Bei diesen und ähnlichen Überwachungsorganen besteht das Problem, dass infolge von Alterungserscheinungen der Ansprechpunkt verschoben wird. Insbesondere besteht am Ende der Lebensdauer von Ultraviolett-Photozellen die Gefahr, dass die Röhre auch oh- ne Vorhandensein einer Strahlung gezündet wird. Dadurch wird die Anzeige verfälscht.
Das Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Schaltungsanordnung, bei welcher das Auftreten von Fehlzündungen dieser Art angezeigt oder sogar die Gefahr eines solchen Auftretens bereits vorzeitig festgestellt wird.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass wenigstens zwei Fühlerorgane so angeordnet sind, dass sie von der zu überwachenden Strahlung im wesentlichen in gleicher Weise beeinflusst werden, und dass eine Kontrollanordnung vorgesehen ist, welche anspricht, wenn die Werte der strahlungsabhängigen elektrischen Eigenschaft der Fühlerorgane verschieden sind.
Die erfindungsgemässe Massnahme ergibt folgende Wirkung: Solange die Fühlerorgane richtig arbeiten, sprechen sie in gleicher Weise auf das Auftreten der zu überwachenden Strahlung an, so dass die Kontrollanordnung bei beiden Fühlerorganen die gleichen Werte der strahlungsabhängigen elektrischen Eigenschaft, beispielsweise des Widerstands feststellt und daher nicht anspricht. Wenn jedoch eines der Fühlerorgane ohne Vorhandensein einer Strahlung seinen elektrischen Wert derart verändert, dass er das Bestehen einer Strahlung vortäuschen würde, während das andere Fühlerorgan richtig arbeitet, spricht die Kontrollanordnung an. Dadurch wird das fehlerhafte Arbeiten des Fühlerorgans angezeigt, so dass dieses ausgewechselt werden kann. Die Wahrscheinlichkeit, dass mehrere Fühlerorgane gleichzeitig fehlerhaft arbeiten, ist ausserordentlich gering.
Wenn z. B. jedes Fühlerorgan eine Ultraviolett Photozelle ist, die in einem eigenen tYberwachungsstrom- kreis liegt, der wenigstens ein Relais steuert, wird vorzugsweise ein Differentialrelais vorgesehen, dessen Wicklungen mit verschiedenen Überwachungsstromkreisen verbunden sind.
In diesem Fall heben sich die von den verschiedenen Überwachungsstromkreisen hervorgerufenen Erregungen des Differentiahelais gegenseitig auf, solange die zugehörigen Fühlerorgane richtig arbeiten. Sobald jedoch ein Fühlerorgan fehlerhaft arbeitet, wird dieses Gleichgewicht gestört, so dass das Differentialrelais anspricht und entsprechende Anzeige- oder Schaltvorgänge auslösen kann.
Die zuvor angegebenen Massnahmen zeigen den tatsächlichen Ausfall eines Fühlerorgans an. Bei der Verwendung von Ultraviolett-Photozellen besteht jedoch die Möglichkeit, die Gefahr dieses Ausfalls bereits vorzeitig zu erkennen, so dass das Fühlerorgan ausgetauscht werden kann, bevor es eine falsche Anzeige hervorruft.
Dies geschieht vorteilhaft durch eine solche Prüfan ordnung, welche die den Wechselstromkreisen zuge führte Speisespannung in festgelegten Zeitpunkten im pulsweise erhöht.
Durch diese Erhöhung der Speisespannung wird eine sich dem Ende ihrer Lebensdauer nähernde Ul traviolett-Photozelle auch ohne Vorhandensein einer
Ultraviolettstrahlung bereits dann gezündet, wenn sie bei der normalen Speisespannung diesen Effekt noch nicht zeigen würde. Die Photozelle kann dann auch ausgetauscht werden, bevor sie bei der eigentlichen Überwachung eine Fehlanzeige hervorruft.
Diese Massnahme ist z. B. auch dann anwendbar, wenn nur eine einzige Ultraviolett-Photozelle vorhanden ist.
Die Erhöhung der Speisespannung durch die Prüf anordnung kann auf verschiedene Weise erfolgen, bei spielsweise dadurch, dass die Prüfanordnung einen im Wechselstromkreis liegenden Vorwiderstand impulsweise kurzschliesst, oder dadurch, dass der Wechselstromkreis an eine mit umschaltbaren Anzapfungen versehene Se kündärwicklung eines Speisetransformators angeschlos sen ist, wobei die Prüfanordnung eine kurzzeitige Um schaltung der Anzapfungen bewirkt, oder auch dadurch, dass der Wechselstromkreis an die Sekundärwicklung eines Transformators mit steuerbarem Magnetisierungszustand angeschlossen ist, dessen Steuerwicklung von der Prüfanordnung gesteuert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung,
Fig. 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung und
Fig. 3 und 4 Abänderungen der Schaltungsanordnung von Fig. 2.
Fig. 1 zeigt zwei strahlungsempfindliche Fühlerorgane F1 und F2, beispielsweise Ultraviolett-Photozellen in Form von Gasentladungsröhren. Diese Photozellen sind jeweils zusammen mit einem Strombegrenzer widerstand W1 bzw. W2 in einem Gehäuse untergebracht und nahe beieinander an einer Stelle angeordnet, an der sie von der zu überwachenden Strahlung im wesentlichen in gleicher Weise beeinflusst werden.
Jedes Fühlerorgan liegt in Reihe mit dem zugehörigen Strombegrenzerwiderstand in einem Wechselstromkreis, dessen Eingangsklemmen 4, 5 an die Sekundärwicklung eines Transformators Tr angeschlossen sind. Die Primärwicklung dieses Transformators ist über eine Sicherung S mit einer Wechselstromquelle verbunden, welche beispielsweise nach einem vorgegebenen Programm periodisch eingeschaltet wird. Der Wechselstromkreis der Photozelle F1 verläuft über eine Graetz-Gleichrichterschaltung G11 und ein Blockkondensator C3, und der Wechselstromkreis der Photozelle F2 verläuft parallel dazu über eine Graetz-Gleichrichtereschaltung Gl2. und einen Blockkondensator C4.
Da die Photozellen im allgemeinen von der elektrischen Anordnung getrennt angebracht sind, erfolgt die Verbindung gewöhnlich über ein längeres Kabel, wie durch die Streckverbindungen 1, 2, 3 angedeutet ist.
Die Gleichstromklemmen der Gleichrichterschaltung Gll sind durch einen Ladekondensator C1 und diejenigen der Gleichrichterschaltung G12 durch einen Lade kondensator C2 überbrückt. Parallel zu dem Lade kondensator C1 liegt die Wicklung eines Relais R1 in
Serie mit einer Wicklung eines Differentialrelais R2, und parallel zu dem Ladekondensator C2 liegt die
Wicklung eines Relais R3 in Serie mit der zweiten
Wicklung des Differentialrelais R;. Der Anschluss ist dabei so getroffen, dass die über die Wicklungen des
Differentialrelais R2 fliessenden Gleichströme einan der entgegenwirken. Die Relais R1, Ro, R3 steuern Kon takte r1, r2 bzw. r3.
Diese Anordnung arbeitet in folgender Weise:
Solange keine zu überwachende Strahlung vorhan den ist und die Fühlerorgane richtig arbeiten, sind die
Photozellen F1 und Ps nicht gezündet, so dass sie ihre
Wechselstromkreise praktisch unterbrechen. Dement sprechend fliesst auch praktisch kein Gleichstrom in den angeschlossenen Gleichstromkreisen.
Wenn eine Strahlung auftritt, werden die beiden
Photozellen F1 und F2 praktisch gleichzeitig gezündet.
Sie stellen dann einen sehr kleinen Widerstand dar, so dass in jedem der zugehörigen Wechselstromkreise ein
Strom fliesst, dessen Grösse durch den Widerstand W1 bzw. W2 begrenzt wird. Dementsprechend fliessen auch in den Gleichstromkreisen etwa gleich grosse Gleich ströme, welche die Relais R1 und R3 erregen, die ihre Kontakte betätigen und dadurch das Vorhanden sein der Strahlung anzeigen oder entsprechende Schalt vorgänge auslösen. Dagegen wird das Relais R2 nicht erregt, weil sich die beiden über seine Wicklungen flies senden Gleichströme praktisch aufheben.
Wenn dagegen eine der Photozellen F1 und F2 auch ohne Vorhandensein einer Strahlung zündet, weil sie das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, fliesst nur in dem zugehörigen Gleichstromkreis ein Strom, so dass das zugehörige Relais erregt wird, während in dem an deren Gleichstromkreis kein Strom fliesst und das zwei te Relais nicht erregt wird. In diesem Fall wird ferner das Differentialrelais Ro erregt, das seinen Kontakt r2 schliesst und dadurch das fehlerhafte Ansprechen der Photozelle anzeigt oder die Sicherheitsabschaltung der Anlage bewirkt.
Die zuvor beschriebene Anordnung wird wirksam, sobald eine der Photozellen tatsächlich ausfällt. Die Gefahr dieses Ausfalls lässt sich jedoch bereits vorher feststellen, so dass die gealterte Photozelle bereits ausgewechselt werden kann, bevor sie im eigentlichen Überwachungsbetrieb fehlerhaft anspricht. Dies geschieht mit der Schaltungsanordnung von Fig. 2.
Fig. 2 zeigt eine Schaltung mit nur einer Photozelle F, welche wieder in Serie mit einem Strombegrenzerwiderstand W über die Klemmen 1 und 2 mit einem Wechsel stromkreis verbunden ist, der über eine Brückengleichrichterschaltung G1 und einen Blockkondensator C zu den Eingangsklemmen 4, 5 verläuft. Parallel zu den Gleichstromklemmen der Gleichrichteranordnung liegt ein Ladekondensator C5, dem die Wicklungen von zwei Relais R4 und R5 parallel geschaltet sind.
Diese Relais sind so ausgelegt, dass das Relais R4 anspricht, sobald die Photozelle F gezündet hat, so dass es die gleiche Funktion wie das Relais R1 bzw. das Relais R2 in Fig. 1 ausübt, während das Relais R5 erst bei einem noch grösseren Strom anspricht, der dann auftritt, wenn aus irgendeinem Grund der Wechselstromkreis hinter den Klemmen 1 und 2 kurzgeschlossen ist. Dies ergibt eine zusätzliche Kurschlusssicherung.
Ferner ist bei der Schaltung von Fig. 2 zwischen den Klemmen der Sekundärwicklung des Transformators Tr und den Eingangsklemmen 4 und 5 des Wechselstromkreises ein Spannungsteiler angeschlossen, der aus den Widerständen W3 und W4 besteht.
Paralle zu dem Widerstand W3 liegt ein Schalter Sch, der von einer Prüfanordnung P gesteuert wird. Im normalen Betrieb, in welchem der Schalter Sch geöffnet ist, liegt daher an den Klemmen 4 und 5 des Wechselstromkreises nicht die volle Spannung der Sekundärwicklung des Transformators Tr. Wenn dagegen der Schalter Sch geschlossen wird, wird die Eingangswechsel- spannung auf die volle Sekundärspannung erhöht.
Beim Betrieb dieser Schaltung betätigt die Prüfanordnung P in bestimmten Zeitabständen kurzzeitig den Schalter Sch, so dass die Eingangswechselspannung für diese kurze Zeitdauer erhöht wird. Dies erfolgt beispielsweise jeweils beim Beginn eines Prüfzyklus, oder nach jeder Regelabschaltung oder in bestimmten Zeitpausen, welche in dem Programm vorgesehen sind.
Der Spannungsteiler W3, W4 ist so bemessen, dass die erhöhte Spannung beim Fehlen einer Strahlung das Zünden der Photozelle F nicht bewirken kann, solange diese in einwandfreiem Zustand ist. Wenn sie sich dagegen dem Ende ihrer Lebensdauer nähert, so dass die Gefahr eines Durchzündens ohne Vorhandensein einer Strahlung besteht, tritt dieses Durchzünden während der kurzzeitigen Spannungserhöhung auf, so dass die Relais R4 und Rg ansprechen. Dadurch wird der mangelhafte Zustand der Photozelle angezeigt, so dass diese ausgetauscht werden kann. Natürlich kann die Massnahme von Fig. 2 auch bei Verwendung mehrerer Photozellen in der in Fig. 1 gezeigten Weise angewendet werden.
Fig. 3 zeigt eine andere Möglichkeit zur kurzzeitigen Erhöhung der Eingangswechselspannung. In diesem Fall ist der Transformator Tr mit zwei Anzapfungen A1 und A2 versehen.
Die Klemme 4 des Wechselstromkreises ist normalerweise über einen Umschalter U an die Anzapfung A1 angeschlossen, welche die kleinere Spannung führt.
Dieser Umschalter wird von der Prüfanordnung P in gleicher Weise wie der Schalter Sch von Fig. 2 betätigt, so dass er die Klemme 4 kurzzeitig mit der Anzapfung A der Sekundärwicklung verbindet. Dadurch wird die Eingangswechselspannung für diese Dauer erhöht.
Schliesslich ist in Fig. 4 eine weitere Möglichkeit zur kurzzeitigen Erhöhung der Eingangswechselspannung dargestellt. In diesem Fall ist der Transformator Tr als Magnetverstärker ausgebildet, dessen Steuerwicklung St an die Prüfschaltung P angeschlossen ist. Diese Steuerwicklung wird von der Prüfschaltung P so gesteuert, dass die Sekundärspannung des Transformators Tr während der Prüfperioden kurzzeitig erhöht wird.
Circuit arrangement for monitoring radiation
The invention relates to a circuit arrangement for monitoring radiation with radiation-sensitive sensing elements, the electrical properties of which depend on the radiation to be monitored and which are in a monitoring circuit which controls switching or display elements.
Known circuit arrangements of this type are in particular equipped with ultraviolet photocells, that is to say gas discharge tubes, which are connected to an alternating current circuit. These gas discharge tubes are normally not ignited, so they have a high resistance and practically break the AC circuit. As soon as ultraviolet rays with a certain intensity act on the ultraviolet photocells, the tubes are ignited, so that their resistance is significantly reduced and a current begins to flow in the alternating current circuit. With this current, switching or display elements are actuated, for example, via a rectifier arrangement, relays are excited, which via their contacts indicate the presence of radiation or trigger switching processes.
The problem with these and similar monitoring bodies is that the response point is shifted as a result of aging phenomena. In particular, at the end of the service life of ultraviolet photocells, there is a risk that the tube will be ignited even in the absence of radiation. This falsifies the display.
The aim of the invention is therefore to create a circuit arrangement in which the occurrence of misfires of this type is indicated or even the risk of such occurrence is determined in advance.
According to the invention, this is achieved in that at least two sensor organs are arranged so that they are influenced by the radiation to be monitored essentially in the same way, and that a control arrangement is provided which responds when the values of the radiation-dependent electrical property of the sensor organs are different.
The measure according to the invention has the following effect: As long as the sensor organs are working properly, they respond in the same way to the occurrence of the radiation to be monitored, so that the control arrangement for both sensor organs determines the same values of the radiation-dependent electrical property, for example the resistance, and therefore does not respond . If, however, one of the sensor organs changes its electrical value in the absence of radiation in such a way that it would simulate the existence of radiation while the other sensor element is working properly, the control arrangement responds. This indicates that the sensor element is working incorrectly so that it can be replaced. The probability that several sensor organs work incorrectly at the same time is extremely low.
If z. For example, if each sensor element is an ultraviolet photocell, which is in its own monitoring circuit, which controls at least one relay, a differential relay is preferably provided, the windings of which are connected to different monitoring circuits.
In this case, the excitations of the differential relay caused by the various monitoring circuits cancel each other out, as long as the associated sensor elements work properly. However, as soon as a sensor element works incorrectly, this equilibrium is disturbed so that the differential relay responds and can trigger appropriate display or switching processes.
The above measures indicate the actual failure of a sensor element. When using ultraviolet photocells, however, it is possible to recognize the risk of this failure early on, so that the sensor element can be replaced before it causes a false display.
This is advantageously done by such a Prüfan order, which increases the supply voltage fed to the AC circuits at specified times in pulses.
This increase in the supply voltage is a near the end of its life Ul traviolet photocell even without the presence of one
Ultraviolet radiation ignited when it would not yet show this effect with the normal supply voltage. The photocell can then also be exchanged before it causes a false indication during the actual monitoring.
This measure is z. B. also applicable when only a single ultraviolet photocell is available.
The test arrangement can increase the supply voltage in various ways, for example in that the test arrangement impulsively short-circuits a series resistor in the alternating current circuit, or by connecting the alternating current circuit to a secondary winding of a supply transformer with switchable taps, whereby the test arrangement causes the taps to be switched for a short time, or by the fact that the alternating current circuit is connected to the secondary winding of a transformer with a controllable magnetization state, the control winding of which is controlled by the test arrangement.
Embodiments of the invention are shown in the drawing. Show in it:
1 shows a schematic circuit diagram of a first embodiment of the circuit arrangement according to the invention,
2 shows another embodiment of the circuit arrangement according to the invention and
FIGS. 3 and 4 show modifications to the circuit arrangement of FIG.
Fig. 1 shows two radiation-sensitive sensor elements F1 and F2, for example ultraviolet photocells in the form of gas discharge tubes. These photocells are each housed together with a current limiter resistor W1 or W2 in a housing and arranged close to one another at a point where they are influenced by the radiation to be monitored essentially in the same way.
Each sensor element is in series with the associated current limiter resistor in an alternating current circuit, the input terminals 4, 5 of which are connected to the secondary winding of a transformer Tr. The primary winding of this transformer is connected via a fuse S to an alternating current source, which is switched on periodically, for example according to a predetermined program. The alternating current circuit of the photocell F1 runs via a Graetz rectifier circuit G11 and a blocking capacitor C3, and the alternating current circuit of the photocell F2 runs in parallel via a Graetz rectifier circuit Gl2. and a blocking capacitor C4.
Since the photocells are generally attached separately from the electrical arrangement, the connection is usually made via a longer cable, as indicated by the stretch connections 1, 2, 3.
The DC terminals of the rectifier circuit Gll are bridged by a charging capacitor C1 and those of the rectifier circuit G12 by a charging capacitor C2. In parallel to the charging capacitor C1, the winding of a relay R1 is in
The series with one winding of a differential relay R2, and parallel to the charging capacitor C2 is
Winding a relay R3 in series with the second
Winding of differential relay R ;. The connection is made in such a way that the
Differential relay R2 counteracting flowing direct currents. The relays R1, Ro, R3 control contacts r1, r2 and r3.
This arrangement works in the following way:
As long as there is no radiation to be monitored and the sensor organs are working properly, they are
Photocells F1 and Ps not ignited, so their
Practically interrupting AC circuits. Accordingly, there is practically no direct current in the connected direct current circuits.
When radiation occurs, the two will
Photocells F1 and F2 ignited practically at the same time.
They then represent a very small resistance, so that one in each of the associated AC circuits
Current flows, the size of which is limited by the resistor W1 or W2. Correspondingly, direct currents of approximately the same size also flow in the direct current circuits, which excite the relays R1 and R3, which actuate their contacts and thereby indicate the presence of radiation or trigger corresponding switching processes. On the other hand, the relay R2 is not energized because the two direct currents flowing through its windings practically cancel each other out.
If, on the other hand, one of the photocells F1 and F2 ignites without the presence of radiation, because it has reached the end of its service life, a current flows only in the associated DC circuit, so that the associated relay is energized, while no current flows in the other DC circuit and the second relay is not energized. In this case, the differential relay Ro is also energized, which closes its contact r2 and thereby indicates the incorrect response of the photocell or causes the safety shutdown of the system.
The arrangement described above takes effect as soon as one of the photocells actually fails. The risk of this failure can, however, be determined beforehand, so that the aged photocell can be replaced before it responds incorrectly in the actual monitoring operation. This is done with the circuit arrangement of FIG. 2.
Fig. 2 shows a circuit with only one photocell F, which is again connected in series with a current limiting resistor W via terminals 1 and 2 to an alternating current circuit, which runs via a bridge rectifier circuit G1 and a blocking capacitor C to the input terminals 4, 5. A charging capacitor C5, to which the windings of two relays R4 and R5 are connected in parallel, is located parallel to the direct current terminals of the rectifier arrangement.
These relays are designed so that the relay R4 responds as soon as the photocell F has ignited, so that it performs the same function as the relay R1 or the relay R2 in Fig. 1, while the relay R5 only with an even greater current responds, which occurs if for any reason the AC circuit behind terminals 1 and 2 is short-circuited. This results in an additional course protection.
Furthermore, in the circuit of FIG. 2, a voltage divider is connected between the terminals of the secondary winding of the transformer Tr and the input terminals 4 and 5 of the AC circuit, which voltage divider consists of the resistors W3 and W4.
A switch Sch, which is controlled by a test arrangement P, is parallel to the resistor W3. During normal operation, in which the switch Sch is open, the full voltage of the secondary winding of the transformer Tr is therefore not present at the terminals 4 and 5 of the AC circuit. If, on the other hand, switch Sch is closed, the AC input voltage is increased to the full secondary voltage.
When this circuit is in operation, the test arrangement P briefly actuates the switch Sch at certain time intervals, so that the AC input voltage is increased for this short period of time. This takes place, for example, at the beginning of a test cycle, or after each regular shutdown or in certain time pauses which are provided in the program.
The voltage divider W3, W4 is dimensioned so that the increased voltage in the absence of radiation cannot cause the photocell F to ignite as long as it is in perfect condition. If, on the other hand, it approaches the end of its service life, so that there is a risk of flashing without the presence of radiation, this flashing occurs during the brief voltage increase, so that relays R4 and Rg respond. This indicates the defective condition of the photocell so that it can be replaced. Of course, the measure of FIG. 2 can also be applied in the manner shown in FIG. 1 when using several photocells.
3 shows another possibility for briefly increasing the input AC voltage. In this case the transformer Tr is provided with two taps A1 and A2.
Terminal 4 of the alternating current circuit is normally connected via a changeover switch U to tap A1, which carries the lower voltage.
This changeover switch is actuated by the test arrangement P in the same way as the switch Sch of FIG. 2, so that it briefly connects the terminal 4 to the tap A of the secondary winding. This increases the AC input voltage for this duration.
Finally, FIG. 4 shows another possibility for briefly increasing the input AC voltage. In this case, the transformer Tr is designed as a magnetic amplifier, the control winding St of which is connected to the test circuit P. This control winding is controlled by the test circuit P so that the secondary voltage of the transformer Tr is briefly increased during the test periods.