CH512796A

CH512796A - Anordnung zur Auswertung von Messgrössen

Info

Publication number: CH512796A
Application number: CH1135970A
Authority: CH
Inventors: Keller Hans
Original assignee: Bauer Messinstrumente Ag
Priority date: 1970-07-24
Filing date: 1970-07-24
Publication date: 1971-09-15

Description

Anordnung zur Auswertung von Messgrössen
Die Erfinaung betrifft eine Anordnung zur Auswertung von Messgrössen, mit einem an Speiseleitungen angeschlossenen Messwertumformer.

Die Überwachung von Messgrössen auf das Über- schreiten vorgegebener Grenzwerte geschieht heute unter Verwendung eines Messfühlers oder Messumformers, der an der Messstelle oder in deren Nähe angeordnet ist und ein die Messgrösse darstellendes, elektrisches Signal abgibt. Das elektrische Signal wird über beliebige Distanzen in einen Leitstand übertragen und dort mit weiteren Geräten verarbeitet. Je nach der Bedeutung der Messgrösse für die gesamte Anlage wird sie zur Anzeige gebracht, registriert, auf Grenzwerte überwacht, zur Regelung oder zur Steuerung weiterer Prozesse herangezogen.

Der Einsatz automatischer Einrichtungen für die Prozess-Steuerung bringt es mit sich, dass besonders bei untergeordneten Messgrössen lediglich eine logische Entscheidung zu treffen ist, nämlich, ob sich die Messgrösse in dem zulässigen Bereich befindet, oder ob sie einen kritischen Wert unter- oder überschritten hat. Es ist in diesem Fall nicht notwendig, die Messgrösse an die entscheidungsbildende Stelle zu übertragen. Es genügt die Übertragung der Information bezüglich dieser ausgewählten Intervalle. Damit ist eine wesentliche Reduktion des Aufwandes an Übertragungsmitteln verbunden, insbesondere, wenn eine Fernübertragung und/oder eine Verarbeitung mit digitalen Einrichtungen vorgesehen ist.

Erfindungsgemäss wird daher vorgeschlagen, dass im Messwertumformer mindestens ein steuerbarer Schalter vorgesehen ist, durch welchen ein die Leistungsaufnahme des Messwertumformers verändernder Widerstand zu- oder abschaltbar ist, und dass der Schalter durch ein im Messwertumformer aus der Differenz zwischen der Messgrösse und einem bestimmten Wert gewonnenes und eine Grenzwertüberschreitung der Messgrösse bezeichnendes Signal gesteuert ist. Dadurch wird die Entscheidung in der Nähe der Messstelle herbeigeführt und anstelle eines der Messgrösse proportionalen, elektrischen Signals lediglich ein diskret gestuftes Signal übertragen, welches beispielsweise die Entscheidungen: Messwert zu tief - Messwert richtig Messwert zu hoch beinhaltet.

Vorzugsweise kann dazu eine leitungssparende, mit geringem Energiebedarf arbeitende, kontaktlose Einrichtung verwendet werden, welche die separate Zuführung von Hilfsenergie an die Messstelle vermeidet und somit auch den Anforderungen explosionsgeschützter Anlagen besonders gut gerecht wird.

Die Erfindung wird am Beispiel einer Temperatur überwachung mit einer im folgenden näher beschriebenen Anordnung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Prinzip der Grenzwertüberwachung einer Temperaturmessstelle;
Fig. la das Strom-Diagramm am Ausgang der Anordnung gemäss Fig. 1;
Fig. 2 das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles und
Fig. 2a das Strom-Diagramm am Ausgang der Anordnung gemäss Fig. 2.

Die Anordnung gemäss Fig. 1 besteht aus einem Signalumformer 1 und einem Signalauswerter 2. Ein Thermoelement 3 liefert eine von der Temperatur abuangige spannung an den umgang zweier Sicnaltver- stärxer 4 una 5. L)em zweiten umgang aer als Dltierenz- verstarker ausgeiünrten cnallverstarker 4 und 5 wird je eine an den otenUometer 6 bzw.

7 aogegrirt ene Reierenzspannung zugetúhrt, welche auf die aem zu überwacnenden lemperaturmveau entsprechende lher- mospannung umgestellt wird. Uberschreltet die Thermo- spannung aie vorgegepene Keterenzspannung an dem zur Ubeiwachung aes oberen Grenzwertes (max) eingesetzten Ls erenzverstärkers 4, so öttnet dieser aen nachgeschalteten Scnalttransistor 8.

Dadurch fliesst über den Widerstand 9 ein Querstrom, so dass sich der Strombedarf der Anordnung (I tot) sprungartig er höht.

Andererseits wird bei Überschreiten des unteren Grenzwertes (min.) der zweite Schalttransistor 8' durch den zweiten Dilferenzverstärker 5 geöffnet, wodurch über den zweiten Lastwiderstand 9' ein den Leistungsbedarf des Messwertumformers steigender weiterer Querstrom auftritt. Die in Fig. 1 angedeuteten Teilströme Ii und 12 sind, abgesehen von dem im wesentlichen konstanten Anteil für die Energieversorgung, charakteristisch für diese Querströme. Die Teilströme Ii und 1 werden am Ausgang des Messwertumformers einander additiv überlagert, so dass sich der Gesamtstrom ltot ergibt, wie aus Fig. 1a ersichtlich ist.

Der auf den zwei Zuführungsleitungen 10, 11 fliessende Strom 1tot setzt sich also zusammen aus einem im wesentlichen konstanten Anteil für die Energieversorgung der Einrichtung und einem durch die eventuell auftretenden Querströme bedingten Anteil, welcher den Zustand der Temperatur signalisiert.

In der Wahl der Stromniveaus besteht eine gewisse Freizügigkeit in Bezug auf die zusätzlichen Anteile. Der Grundanteil für die Energieversorgung kann in der Praxis einen bestimmten Wert allerdings nicht unterschreiten. Die Forderungen des Explosions-Schutzes beispielsweise tendieren auf möglichst niedere Werte.Sicherheit gegen Störsignale verlangt jedoch grössere Werte.

Je nach der Temperatur der Messstelle stellt sich auf den Zuführungsleitungen im normalen Betriebszustand einer von drei diskreten Strompegeln ein, z. B. entspricht dem Zustand: Temperatur innerhalb der Grenzwerte ein Strom von 12 mA.

Der Zustand: oberer Grenzwert überschritten wird durch ein Ansteigen des Stromniveaus auf 20 mA signalisiert, während der Zustand: unterer Grenzwert unterschritten durch ein Stromniveau von 4 mA ausgedrückt wird. Ein allfälliger Unterbruch in den Zuleitungen signalisiert sich durch den Stromwert OmA, ein eventueller Kurzschluss in der Verstärkeranordnung durch ein Ansteigen über 20 mA.

Die Überwachung des Stromniveaus erfolgt im Signalauswerter 2 durch einen Schaltverstärker 12 mit zwei Schwellenwerten, der bei Übergang des Stromes 1tot auf eines der beiden extremen Signalniveaus (20mA bzw. 4mA) je ein Relais 13, 14 oder eine kontaktlose Signaleinrichtung betätigt.

Gespeist wird die gesamte Anordnung aus einer nicht näher bezeichneten Gleichspannungsquelle von beispielsweise 24 V.

Fig. 1a zeigt die Zuordnung der verschiedenen Stromniveaus zu dem erfassten Temperaturbereich ... .100 /o. Die dargestellte Anordnung arbeitet mit steigenden Stromniveaus im sogenannten Arbeitsstromprinzip. Die Anordnung kann aber auch mit fallenden Niveaus arbeiten.

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung für den Anschluss an Widerstandsthermometer 15 sowie mit drei Speiseleitungen 16, 17, 18, bei welcher die Ausgänge der Schwellenwertverstärker 19 und 20 auf zwei getrennte Leitungen 17 bzw. 18 geführt sind, während die dritte Leitung 16 als gemeinsame Zuführung dient.

In diesem Fall sind die Leitungen 17 und 18 nur für je zwei Stromniveaus vorgesehen. Z. B. tritt zur Signalisierung des Zustandes gut ein Wert von 10 mA und für den Zustand Grenzwert überschritten ein solcher von 2 mA auf (siehe Fig. 2a).

Die Auswertung der Stromniveaus erfolgt in diesem Fall über separate Schaltverstärker 21 und 22 mit nachgeschalteten Relais oder kontaktlosen Signaleinrichtungen.

Claims

PATENTANSPRUCH

Anordnung zur Auswertung von Messgrössen, mit einem an Speiseleitungen angeschlossenen Messwertumformer, dadurch gekennzeichnet, dass im Messwertumformer (1) mindestens ein steuerbarer Schalter (8) vorgesehen ist, durch welchen ein die Leistungsaufnahme des Messwertumformers verändernder Widerstand (9) zu- oder abschaltbar ist, und dass der Schalter durch ein im Messwertumformer aus der Differenz zwischen der Messgrösse und einem bestimmten Wert gewonnenes und eine Grenzwertüberschreitung der Messgrösse bezeichnendes Signal gesteuert ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an die zum Messwertumformer (1) führenden Speiseleitungen (10, 11) ein Signalauswerter (2) angeschlossen ist, welcher mindestens einen Schwellenwertdetektor (12) enthält.

2. Anordnung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwertdetektor (12) zur Erfassung von mindestens zwei Schwellen in der an den Leitungen (10, 11) messbaren Leistungsbilanz des Messwertumformers ausgelegt ist.

3. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwertdetektor (12, 21, 22) zur Auswertung eines auf den Leitungen (10, 11, 16, 17, 18) sich einstellenden Gleichstrompegels (Itot) ausgelegt ist.

4. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuereingang des Schalters (8) ein Differenzverstärker (4) vorgeschaltet ist, dessen erster Eingang an einen Messwertgeber (3) und dessen zweiten Eingang an eine bestimmte Spannung angeschlossen ist.

5. Anordnung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Messwertgeber ein Temperaturfühler vorgesehen ist.

6. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Messwertumformer mehrere, je aus einem Schalter (8), einem Widerstand (9) und einem den Schalter steuernden Differenzverstärker (4) bestehende Kreise vorgesehen sind, wobei die Zahl der Kreise der Zahl der aus der Messgrösse abzuleitenden und zu übertragenden Grenzwerte entspricht.

7. Anordnung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verschiedenen Kreisen gehörenden Widerstände (9, 9') parallel an die Speiseleitungen (10, 11) angeschlossen sind.

8. Anordnung nach den Unteransprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kreis an je eine parallel zueinander zum Signalauswerter (2) geführte Leitung (17, 18) angeschlossen ist, und dass im Signalauswerter (2) an jede Leitung je ein Schwellenwertdetektor (21, 22) angeschlossen ist.

9. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als steuerbarer Schalter (8) ein Transistor vorgesehen ist