CH650087A5

CH650087A5 - Relais-steueranordnung.

Info

Publication number: CH650087A5
Application number: CH8304/80A
Authority: CH
Inventors: Robert A Black; Gary A Peterson
Original assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1979-11-09
Filing date: 1980-11-07
Publication date: 1985-06-28
Also published as: FR2469744B1; JPS5682902A; DE3041521C2; GB2065923A; CA1150796A; JPS6228202U; DE3041521A1; US4303383A; FR2469744A1; DK474680A; GB2065923B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1, wie sie insbesondere bei der Überwachung des Einschaltvorganges eines Ölbrenners Anwendung findet.

Bei Ölbrennern und ähnlich zu steuernden Geräten müssen bei der Inbetriebsetzung eine Reihe von Betriebszustän-den durchlaufen werden, wobei ein Steuerschaltkreis das Durchlaufen dieser Betriebszustände in der Einschaltphase s überwacht. Es ist ferner erforderlich, Mittel vorzusehen, um den korrekten Betrieb des Systems zu überprüfen. Derartige Mittel umfassen in der Regel einen Flammenfühler, durch welchen überprüft wird, ob eine Flamme in der Einschaltphase des Brenners tatsächlich erzeugt worden ist. io Wünschenswert wäre eine Überwachung der richtigen Betriebsweise der Steueranordnung selbst. Herkömmliche Steueranordnungen verwenden üblicherweise Relais und es wäre hierbei erwünscht, den korrekten Betrieb dieser Relais überprüfen zu können, um sicherzugehen, dass die Kontakte nicht is hängenbleiben, wenn sie öffnen sollen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steueranordnung der eingangs genannten Art in der Weise zu verbessern, dass auch die Betriebsweise der die Schaltvorgänge ausführenden Relais mit überwacht werden kann. Die Lö-20 sung dieser Aufgabe gelingt gemäss im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Er-25 findung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemässen Steueranordnung; und

Fig. 2 ein Impulsdiagramm zur Veranschaulichung der 30 Betriebsweise der erfindungsgemässen Steueranordnung

In Figur 1 sind die wesentlichen, elektrisch betätigten Komponenten eines Ölbrenners und die Relaiskontakte zur Betätigung dieser Komponenten dargestellt. Eine Spannungs-versorgungsquelle speist eine Alarmanzeige 22 über zwei in 35 Reihe geschaltete Relaiskontakte Kl-2 und K3-1. Es sei darauf verwiesen, dass vier Relais Kl bis K4 angeordnet sind, wobei jedes Relais zwei Relaiskontakte aufweist, und dass alle Relaiskontakte in Figur 1 im nicht erregten Zustand des Relais dargestellt sind. Ein Grenzschalter 16, der den Brenn-•»o stoffvorrat kontrolliert, und ein Thermostatschalter 17 verbinden die Spannungsverosrgungsquelle mit dem restlichen Schaltkreis.

Ein Motorgebläse 24 führt dem Brenner Luft zu und wird direkt über die Schalter 16 und 17 an Spannung gelegt. Ein « Pilotventil 26 wird über Relaiskontakte Kl-1 und K4-1 an Spannung gelegt, und ein Zündschaltkreis 30 kann über den Relaiskontakt Kl-1 und einen Kontakt K2-1 an Spannung gelegt werden. Das Haupt-Brennstoffventil 32 wird über drei Relaiskontakte K3-2, K2-2 und K4-2 an Spannung gelegt, so und eine Betätigungsspule 34 für eine Lüftungsklappe wird über den ersten Kontakt K3-2 dieser drei Kontakte an die Spannungsquelle angeschlossen.

Das Vorliegen einer Flamme wird durch einen Flammenfühler 36 mit einem nachgeschalteten Verstärker 70 erfasst. Es 55 ist ferner eine Gruppe von drei Trennverstärkerschaltkreisen 80 bis 82 vorgesehen, die jeweils mit den Spannungen gespeist werden, die an dem Gebläsemotor 24, dem Pilotventil 26 und dem Haupt-Brennstoffventil 32 entsprechend anliegen. Der Verstärker 70 und die Schaltkreise 80 bis 82 sind auf einen 60 Mikroprozessor 62 geschaltet, wobei die Ausgangssignale der Schaltkreise 80 bis 82 dem Mikroprozessor 62 über eine Gruppe von Pufferschaltkreisen 71 zugeführt werden. Jeder Trennschaltkreis 80 bis 82 ist einerseits zwischen den zu überwachenden Schaltpunkt und die Bezugsleitung der Span-65 nungsversorgung angeschlossen und andererseits mit den Pufferschaltkreisen 71 verbunden, die gegenüber der Masseleitung des Mikroprozessors 62 betrieben werden. Die Entkopplung kann durch Optokoppler oder Reedrelais erzielt werden,

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wobei in beiden Fällen bei einer elektrischen Signalübertra- gung dieser Relais gestattet dem Mikroprozessor die Ausfüh-

gung eine elektrische Potentialtrennung zwischen den beiden rung bestimmter Überprüfungen.

Seiten des Schaltkreises erfolgt. Zwischen den Zeitpunkten TO und T1 wird die Prüfung Der Mikroprozessor 62 speist einen Sicherheitsschaltkreis VI durchgeführt, um zu überprüfen, ob die Signale von den 57 über eine Gruppe von Pufferschaltkreisen 51, wobei der Si- s Schaltkreisen 81 und 82 den niedrigen Pegel aufweisen, wie cherheitsschaltkreis 57 seinerseits einen Transistor 46 steuert. dies der Fall sein sollte. Zu diesem Zeitpunkt sind die Relais Der Transistor 46 legt im durchgeschalteten Zustand eine Lei- K3 und K4 an Spannung gelegt. Dies bedeutet, dass die Re-tung 50 an die Versorgungsspannung an, wobei die vier Re- laiskontakte K3-2 und K4-2 geschlossen sind, und ein Auslaiswicklungen K1-K4 über diese Leitung 50 an die Span- gangssignal mit niedrigem Pegel des Schaltkreises 82 bestä-nung angeschlossen werden. Der Mikroprozessor 62 steuert io tigt, dass das Haupt-Brennstoffventil 32 abgeschaltet ist, d.h. die vier Relaiswicklungen Kl bis K4 über die Pufferschalt- dass der Relaiskontakt K2-2 geöffnet ist. Da ferner der Re-kreise 51 getrennt an, und er erfasst ferner den Schaltzustand laiskontakt K4-1 geschlossen ist, bestätigt ein Ausgangssi-des Sicherheitsschaltkreises 57 und der Leitung 50 über die gnal mit niedrigem Pegel des Schaltkreises 81, dass das Pilot-Pufferschaltkreise 51. Eine Diode 48 schützt den Transistor ventil 26 nicht an Spannung gelegt ist, d.h., dass der Relais-46, und die Pufferschaltkreise 51 enthalten Freilaufdioden für 15 kontakt Kl-1 geöffnet ist.

die vier Relaiswicklungen. Zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 ist das Relais K4 Es ist die Aufgabe des Mikroprozessors 62, das Brenner- von der Spannung abgetrennt worden und das Relais K2 an system in der Einschaltphase zu steuern und zu überwachen. Spannung angelegt worden. Dies führt zum Schliessen des Der Mikroprozessor 62 ist entsprechend programmiert, um Kontaktes K2-2 und zum Öffnen des Kontaktes K4~2. Eine die geeignete Schrittfolge in den richtigen Zeitintervallen aus- 20 zweite Prüfung V2 wird während dieses Intervalles durchge-zuführen und um eine Anzahl von Prüfungen dahingehend führt. Ein Signal mit niedrigem Pegel des Schaltkreises 82 bedurchzuführen, ob das System tatsächlich in der richtigen stätigt, dass das Haupt-Brennstoffventil 82 immer noch nicht Weise die Einschaltphase durchläuft. an Spannung gelegt ist, d.h., dass der Relaiskontakt K4-2 in

Die Einschaltphase ist in Figur 2 veranschaulicht. Die der richtigen Weise geöffnet hat.

oberen fünf Diagramme zeigen die Betätigungszeit der ver- 25 Zwischen den Zeitpunkten T3 und T4 wird das Relais Kl schiedenen elektrischen Einheiten des Brenners. Die nächsten ebenfalls an Spannung gelegt. Eine Prüfung V3 erfolgt in die-drei Diagramme zeigen die Zustände der Ausgangssignale der sem Intervall. Da der Kontakt Kl-1 in diesem Intervall ge-drei Schaltkreise 80 bis 82 und die letzten vier Diagramme zei- schlössen ist, beinhaltet diese Prüfung einen Test des Ausgen die Zustände der vier Relaiswicklungen Kl bis K4. gangssignales des Schaltkreises 81, das den niedrigen Pegel

Wie aus der Darstellung in Figur 2 ersichtlich, schliesst im 30 aufweisen sollte, wodurch angezeigt wird, dass das Pilotventil

Zeitpunkt TO der Thermostat 17 und fordert den Start der 26 nicht an Spannung gelegt ist und der Relaiskontakt K4-1

Einschaltphase an. Dies wird durch den Mikroprozessor auf- in der richtigen Weise geöffnet ist.

grund des Ausgangssignales des Schaltkreises 80 erfasst, das Zwischen den Zeitpunkten T4 und T5 werden die Relais den hohen Pegel einnimmt. Das Gebläse 24 schaltet ein und Kl und K2 an Spannung gelegt und die Relais K3 und K4

bleibt solange eingeschaltet, wie der Brenner eingeschaltet ist. 35 werden von der Spannung abgetrennt.

Ferner befindet sich die Abzugsklappe 34 im betätigten Zu- Im Zeitpunkt T4 wird die Spulenbetätigung 34 für die Abstand entsprechend einer grossen Brennerflamme. Der Zweck zugsklappe von der Spannung abgetrennt entsprechend dem dieser Massnahme liegt darin, einen starken Luftstrom durch Zustand einer niedrigen Flamme, und es kann nunmehr in die den Brenner zu erzielen und jegliche unverbrannten in dem Einschaltphase des Brenners eingetreten werden. Im Zeit-System befindlichen Brennstoffrückstände auszuspülen. Im 40 punkt T5 wird die Zündeinrichtung 30 an Spannung gelegt Zeitpunkt T4 wird die Dämpfungsklappe 34 von der Span- und im Zeitpunkt T6 wird das Pilotventil 26 geöffnet. Im nung abgetrennt, entsprechend dem Zustand einer niedrigen Zeitpunkt T7 sollte der Pilotbrenner zünden und der Zünd-Flamme. Dies ist erforderlich, um den Pilotbrenner zu zün- schaltkreis 30 von der Spannung abgetrennt werden. Zwi-den. Im Zeitpunkt T5 wird die Zündeinrichtung 30 an Span- sehen diesem Zeitpunkt und dem Zeitpunkt T8 liegen beide nung gelegt und im Zeitpunkt T6 wird das Pilotventil betä- « Relais K2 und K4 an Spannung und das Relais K3 ist von der tigt, um dem Pilotbrenner Brennstoff zuzuführen. Im Zeit- Spannung abgetrennt. Somit ist im Speiseschaltkreis für das punkt T7 sollte der Pilotbrenner gezündet haben und die Haupt-Brennstoffventil 32 zwischen den Zeitpunkten T7 und Zündeinrichtung 30 abgeschaltet sein. Im Zeitpunkt T8 wird T8 der Relaiskontakt K3-2 einzig und allein geöffnet. Der das Haupt-Brennstoffventil 32 an Spannung gelegt, um dem Mikroprozessor 62 führt in diesem Zeitintervall eine letzte Hauptbrenner Brennstoff zuzuführen, und die Lüftungs- 50 Prüfung V4 durch, mit der überprüft wird, ob das Ausgangsklappe 34 wird erneut in die einer grossen Flamme entspre- signal des Schaltkreises 82 den niedrigen Pegel aufweist, wo-chende Stellung gebracht, um einen starken Luftstrom durch durch bestätigt wird, dass der Kontakt K3-2 in der richtigen den Hauptbrenner zu erzielen. Im Zeitpunkt T9 wird das Pi- Weise geöffnet ist.

lotventil 26 von der Spannung abgetrennt, um den zu dem Pi- Im Zeitpunkt T8 sollte die Flamme des Pilotbrenners ge-

lotventil fliessenden Brennstofffluss zu unterbrechen. An die- 55 bildet sein, und es wird das Haupt-Brennstoffventil 82 geöff-

ser Stelle endet die Einschaltphase und das System sollte nun- net und die Spulenbetätigung 34 der Abzugsklappe erneut be-

mehr den normalen Betriebszustand aufweisen. tätigt, um die Klappe in die der grossen Flamme entspre-

Wie aus der unteren Hälfte der Darstellung in Figur 2 er- chende Stellung zurückzuholen. Der Hauptbrenner sollte im sichtlich, werden diese Betriebszustände durch den Mikropro- Zeitpunkt T9 gezündet sein, wenn das Pilotventil geschlossen zessor gesteuert, in dem dieser die Relais Kl bis K4 in geeig- 60 ist. Diese Zündfolge wird durch den Flammenfühler 36 über-neten Zeitkpunkten an Spannung legt bzw. von der Spannung wacht, so dass der Mikroprozessor 62 feststellen kann, ob abtrennt. Im mittleren Teil der Darstellung gemäss Figur 2 eine Flamme gebildet wurde oder nicht, und das System absind die Signale dargestellt, die von den Schaltkreisen 80 bis schalten kann, wenn keine Flamme gebildet wird. Nach dem 82 empfangen werden sollten. In näheren Einzelheiten wird Zeitpunkt T9 befindet sich der Brenner in seinem normalen nach dem Zeitpunkt TO das Relais K4 im Zeitpunkt T1 von 65 Betriebszustand.

der Spannung abgetrennt und die Relais K2 und Kl werden Es sei darauf verwiesen, dass die Relaiskontakte, die die in den Zeitpunkten T2 und T3 an die Spannung angelegt. verschiedenen Brennerkomponenten, wie beispielsweise das

Dieser zeitliche Ablauf und die zeitliche Trennung der Betäti- Pilotventil steuern, so angeordnet sind, dass die kritischen

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Komponenten - im vorliegenden Fall das Pilotventil 26 und das Haupt-Brennstoffventil 32 - wenigstens zwei in Reihe geschaltete Kontakte aufweisen müssen. Dies bedeutet, dass der Ausfall irgendeines einzigen Kontaktes, d.h. das Hängenbleiben eines Kontaktes, wenn dieser geöffnet sein sollte, nicht zu einem falschen Betrieb der kritischen Komponente führt, da der andere die Komponente steuernde Kontakt noch geöffnet werden kann, um den Betrieb dieser Komponente zu sperren. Unkritische Komponenten, wie beispielsweise die Zündeinrichtung 30 und die Betätigungseinrichtung 34 für die Abzugsklappe, benötigen nicht dieses Sicherheitsmerkmal der zwei in Reihe geschalteten Kontakte, obgleich es zweckdienlich sein kann, aus Gründen eines wirtschaftlichen Schaltungsaufbaues dieses Merkmal auch in diesen Fällen vorzusehen.

Dies bedeutet ferner, dass die die kritischen Komponenten steuernden Kontakte alle überprüft werden können, ohne dass die kritischen Komponenten tatsächlich an Spannung angelegt werden, da jeder die Komponenten steuernder Kontakt geschlossen werden kann, während der jeweils andere Kontakt geöffnet bleibt.

Es sei ferner darauf verwiesen, dass das System so ausgelegt ist, dass der grösste Teil der Überprüfung der kritischen

Relaiskontakte während der anfanglichen Vorspülperiode zwischen den Zeitpunkten TO und T5 ausgeführt werden kann, bevor die eigentliche Einschaltphase, beginnend mit dem Zeitpunkt T6, ausgelöst wird. Dies ist ein wünschenswer-5 tes, wenn auch nicht wesentliches, Merkmal. Es wäre auch möglich, die meisten der Prüfungen während der eigentlichen Einschaltphase auszuführen, wobei dies jedoch dazu führen würde, dass das System während der eigentlichen Einschaltphase abgeschaltet werden müsste, wenn ein fehlerhafter Re-io laiskontakt festgestellt würde.

Die Auslegung des Relaiskontaktschaltkreises für die Steuerung der Komponenten des Brenners muss daher so erfolgen, dass wenigstens zwei Kontakte verschiedener Relais i5 für jede kritische Komponente in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass auch beim Festkleben eines einzelnen Relaiskontaktes eine kritische Komponente sicher von der Spannung abgetrennt werden kann. Vorzugsweise werden alle die kritischen Komponenten steuernden 20 Relaiskontakte ohne eine Betätigung irgendwelcher Komponenten überprüft oder es werden nur solche Komponenten in Betrieb genommen, die die Sicherheit des Systems nicht beeinflussen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Steueranordnung mit mehreren Relais zur Steuerung von mehreren wenigstens eine kritische Last umfassenden Lasten, wobei die Relais überwacht werden, um den sicheren Betrieb der Lasten zu gewährleisten, gekennzeichnet durch eine Steuerlogikeinrichtung (62) zur Betätigung der Lasten (26, 32) mittels der Relais (Kl bis K4), wobei die Relais jeweils wenigstens ein Paar von Relaiskontakten (Kl-1, Kl-2;... K4-1, K2) aufweisen und wenigstens ein Paar von Kontakten (Kl-1, K4-1) zweier verschiedener Relais (Kl, K4) elektrisch in Reihe geschaltet sind, um die kritische Last (26) an Spannung zu legen und um sicherzustellen, dass ein Ausfall eines Kontaktes des Kontaktpaares eine Abschaltung der kritischen Last bei einer Relaisbetätigung durch die Steuerlogikeinheit nicht verhindert; eine entkoppelnde Signalübertragungseinrichtung (80,81,82) die die Relaiskontaktstrecken (Kl-1, K4-1; K3-2, K2-2, K4-2) mit der Steuerlogikeinheit (62) verbindet und dieser den Schaltzustand der Relaiskontakte anzeigt; und eine Schalteinrichtung (46), die von der Steuerlogikeinrichtung (62) betätigt wird und an alle Relais (Kl bis K4) angeschlossen ist, um alle Relais von der Spannungsversorgung abzutrennen, wenn die Steuerlogikeinrichtung einen Relaiskontaktfehler aufgrund der von der Signalübertragungseinrichtung (80-82) übertragenen Signale feststellt.
2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasten einen Brenner (11) umfassen und dass die kritische Last durch die Brennstoff-Zuführeinrich-tung (32) des Brenners vorgegeben ist.
3. Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerlogikeinrichtung einen Mikrocomputer (62) umfasst, der die Relais (Kl bis K4) so betätigt, dass der Brenner den über die Zuführungseinrichtung zugeführten Brennstoff sicher verbrennt.
4. Steueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungseinrichtung Optokoppler (80-82) umfasst, die die Relaiskontakte elektrisch von der Steuerlogikeinrichtung entkoppeln.
5. Steueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungseinrichtung Reedrelais (80-82) umfasst, die die Relaiskontakte elektrisch von der Steuerlogikeinrichtung entkoppeln.
6. Steueranordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Transistor (46) als Schalteinrichtung, der von einem Ausgangssignal des Mikrocomputers (62) betätigt wird, wobei der Schaltzustand des Transistors über eine Eingangsleitung (50) dem Mikrocomputer angezeigt wird.
7. Steueranordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen an die Steuerlogikeinrichtung (62) angeschlossenen Flammen-Überwachungsfühler (36).
8. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen solchen Aufbau der Steuerlogikeinrichtung (62), dass sie eine vorausgehende Relaissteuerung (to-t4) durchführt, bei welcher die Relaiskontakte vor einem Eintritt in die Haupt-Einschaltphase (t4-t9) überwacht werden.
9. Steueranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerlogikeinrichtung (62) die Relais (K1-K4) in der Weise an Spannung legt, dass jeder der zwei die kritische Last (26,32) an Spannung legenden Kontakte jeweils geschlossen ist, wenn der andere Kontakt geöffnet ist.