CH656938A5 - Steueranordnung mit mehreren relais. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steueranordnung nach dem Gattungbegriff des Anspruches 1, die insbesondere bei der Betriebssteuerung eines Ölbrenners Anwendung findet. Bei Ölbrennern und ähnlichen Geräten ist es von Bedeutung, insbesondere beim Ausfall eines Elementes innerhalb des Systems eine gefährliche Betriebsweise zu vermeiden. Die Steuerschaltkreise für Ölbrenner umfassen üblicherweise eine Anzahl von Relais u. Kontakten, die die verschiedenen Komponenten des Brenners in verschiedenen Zeitpunkten an- und abschalten, wobei die Betätigung der Komponenten insbesondere in der Einschaltphase des Brenners erfolgt. Bezüglich irgendwelcher Relais und deren Kontakte können hierbei Fehler auftreten.

Es ist möglich, innerhalb des Sytems zusätzliche Relais mit Kontakten vorzusehen, sodass beispielsweise das Anschweissen irgend eines Kontaktes ohne schwerwiegende Folgen bleiben kann, indem ein anderer in Reihe geschalteter Kontakt geöffnet wird. Die Möglichkeit des Ausfalles weiterer Relais und Kontakte muss jedoch in Betracht gezogen werden, wobei dies zu einem erheblichen Systemaufwand führt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steueranordnung der eingangs genannten Art mit einem hohen Mass an Sicherheit auszustatten, ohne dass hierbei ein übertriebener Aufwand an Relais und Kontakten erforderlich ist. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäss der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

s Anhand der einzigen Figur der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Die in der einzigen Figur dargestellte, stark vereinfachte Brenneranordnung umfasst einen Hauptbrenner, der über io ein Haupt-Brennstoffventil 24 gespeist wird, einen über ein Pilotventil 26 gespeisten Pilotbrenner, eine Zündeinrichtung 25 und einen Flammenfühler 20. Die Ventile 24 und 26 und die Zündeinrichtung 25 werden durch entsprechende Kontakte K4, K3 und K2 gesteuert, die alle aus einer Spannungs-15 Versorgungsquelle über einen normalerweise geschlossenen Schalter SW1, einen Thermostatschalter SW2 und einen Sicherheitskontakt Kl gespeist werden. Der Schalter SW1 öffnet, wenn der Druck in der Brennstoffleitung zu stark abfällt. Die Kontakte Kl bis K4 werden durch vier entspre-20 chende Relais RL1 bis RL4 gesteuert und alle Kontakte sind geöffnet, wenn die zugeordneten Relais von der Spannung abgetrennt sind. Die Relais RL1 bis RL4 werden durch einen Mikroprozessor 65 gesteuert, der den eigentlichen Steuerschaltkreis bildet.

25 Soweit es die Brennerkomponenten 20 und 24 bis 26 betrifft, so ist deren Betriebsweise als herkömmlich anzusehen. Wenn der Thermostatschalter SW2 schliesst, so wird dies von dem Steuerschaltkreis 65 erfasst, welcher daraufhin das Relais RL1 an Spannung legt, wodurch der Sicherheits-30 kontakt Kl geschlossen wird. Anschliessend werden die Relais RL2 bis RL4 in geeigneten Zeitpunkten an Spannung gelegt, um dem Pilotbrenner Brennstoff zuzuführen, den Pilotbrenner zu zünden und dem Hauptbrenner Brennstoff zuzuführen, wenn der Flammenfühler 20 die Bildung einer 35 Flamme feststellt. Das den Pilotbrenner speisende Ventil 26 und die Zündeinrichtung 25 können am Ende der Einschaltfolge geschlossen bzw. von der Spannung abgetrennt werden. Selbstverständlich werden alle Brennerkomponenten von der Spannung abgetrennt, d.h. insbesondere die Ventile 24 40 und 26 geschlossen, wenn eine vorbestimmte Zeit verstreicht, in der entweder keine Flamme gebildet wird oder die Flamme verschwindet.

Dem Mikroprozessor 65 wird Information über den Zustand der Brennerkomponenten und des direkt zugeord-45 neten Schaltkreises mittels einer Gruppe von Pufferverstärkern 23,45,45', 45", 61 und 68 zugeführt. Die Verstärker 23 und 68 können herkömmliche Verstärker sein. Die Verstärker 45,45', 45" und 61 sind vorzugsweise potentialtrennende Verstärker, mittels derer eine Informationsübertra-50 gung ohne elektrische Koppelung erfolgt. Diese potentialtrennenden Verstärker können durch Optokoppler, Reedrelais oder in geeigneten Fällen durch gesonderte Kontakte gebildet werden, die durch die Relais RL1 bis RL4 gesteuert werden.

55 Verschiedene dieser Verstärker gestatten dem Mikroprozessor 65 eine unmittelbare Überwachung des fortschreitenden Einschaltvorganges des Brennersystemes, wobei bestimmte Prüfungen ausgeführt werden können, durch die festgestellt wird, ob der Schaltkreis richtig arbeitet. Im Ein-60 zelnen startet die Systemauslösung bei geöffnetem Schalter SW2, wobei alle weiteren Relais von der Spannung abgetrennt sind. Das Schliessen des Schalters SW2 wird durch den Mikroprozessor 65 über den Verstärker 68 erfasst, und der Mikroprozessor prüft sodann mittels des Verstärkers 45, ob 65 der Sicherheitskontakt Kl geöffnet ist, was der Fall sein soll. Als nächstes legt der Mikroprozessor das Relais RL1 in einer später noch näher zu erläuternden Weise an Spannung, und er prüft sodann über den Verstärker 45, ob der Sicherheits-

3

«938

kontakt ICI geschlossen ist, und er prüft weiter über die Verstärker 45', 61 und 45", ob die Kontakte K2 bis K4 geöffnet sind. Der Mikroprozessor erregt sodann während der Einschaltphase in der geeigneten Reihenfolge die Relais RL2 bis RL4, wobei überprüft wird, ob die Kontakte K2 bis K4 in den richtigen Zeitpunkten öffnen und schliessen und ob die Flamme im Verlauf dieser Schaltmassnahmen gebildet wird. Das Auftreten der Flamme wird über den Verstärker 23 dem Mikroprozessor 65 mitgeteilt.

Der Mikroprozessor 65 steuert einen herkömmlichen Sicherheitsschaltkreis 73 an, dessen Zustand dem Mikroprozessor zurückgemeldet wird. Der Sicherheitsschaltkreis 73 steuert ferner eine Halbleiter-Schalteinrichtung 76, die ihrerseits das Relais RL1 ansteuert. Das Ausgangssignal der Halbleiter-Schalteinrichtung 76 ist über einen Verstärker 86 auf den Mikroprozessor 65 zurückgeführt. Eine Freilaufdiode 87 ist dem Relais RL1 parallel geschaltet, um die Halbleiter-Schalteinrichtung 76 zu schützen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel steuert der Mikroprozessor 65 die verbleibenden drei Relais RL2 bis RL4 direkt; in Wirklichkeit sind jedoch Pufferverstärker und Freilaufdioden zwischen dem Mikroprozessor und diesen drei Relais vorgesehen, wobei zur Vereinfachung auf deren Darstellung verzichtet wurde.

Das Relais RL1 ist ein Sicherheitsrelais und sein Kontakt dementsprechend ein Sicherheitskontakt. Relais sind anfällig für Fehlfunktionen und insbesondere ist es möglich, dass ihre Kontakte in der Schliessstellung kleben bleiben, da aufgrund eines Stromüberschlages eine Verschweissung der Kontakte erfolgen kann. Wenn die Kontakte K2 bis K4 in jedem Fall zuverlässig arbeiten würden, so wären sie ausreichend für die Steuerung der Brennerkomponenten und der Kontakt Kl wäre nicht erforderlich. Der mögliche Ausfall der drei Hauptrelais RL2 bis RL4 kann jedoch zu einer gefährlichen Fehlfunktion führen; beispielsweise kann das Haupt-Brennstoffventil 24 im Falle des Erlöschens der Flamme geschlossen bleiben, so dass aus diesem Grund das Sicherheitsrelais RL1 mit dem Sicherheitskontakt Kl vorgesehen ist. Dieser Sicherheitskontakt Kl ist so angeordnet, dass bei seinem Öffnen alle Brennerkomponenten von der Spannung abgetrennt werden und somit auch die Brennstoffventile 24 und 26 schliessen. Wie zuvor erwähnt, können die Kontakte K2 bis K4 am Beginn der Einschaltfolge des Brenners alle überprüft werden.

Das Sicherheitsrelais RL1 mit seinem Kontakt Kl kann s jedoch selbst einer Fehlfunktion unterliegen. Der Kontakt Kl wird wie zuvor erwähnt während der Einschaltfolge mittels des Verstärkers 45 überprüft, nachdem der Thermostatschalter SW2 geschlossen ist. Tatsächlich wird das Relais RL1 mit seinem Kontakt Kl zyklisch betätigt. Während jeder io Brenner-Einschaltfolge wird der Kontakt Kl geschlossen, während einer Vorspülperiode des Zyklus geöffnet, geprüft und erneut geschlossen. Da dies ohne Laststrom erfolgt, ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass der Kontakt des Sicherheitsrelais infolge Anschweissens hängen bleibt. Somit is behält dieser Kontakt die Funktion eines Sicherheitskontaktes bei, wenn irgendeiner der Kontakte K2 bis K4 der Relais RL2 bis RL4 ausfallen sollte.

Das Sicherheitsrelais RL1 kann seinerseits ebenfalls einer Fehlfunktion unterliegen, da die Halbleiter-Schalteinrich-20 tung 76 ausfallen kann und das Relais RL1 permanent an die Spannung angeschlossen bleiben kann. Um diese Möglichkeit zu überprüfen, schaltet der Mikroprozessor im Normalbetrieb des Relais RL1, wenn dieses an Spannung liegt, periodisch kurzfristig die Halbleiter-Schalteinrichtung 76 aus. 2s Diese momentane Ausschaltung dauert nicht lange genug, um den Kontakt Kl öffnen zu können, was einerseits auf die mechanische Trägheit des Relais und andererseits auf den Strom zurückzuführen ist, der während einer kurzen Zeitdauer über das Relais RL1 und die Freilaufdiode 87 fliesst. 30 Somit bleibt die Betriebsweise des Brenners durch diese Massnahme unbeeinflusst. Der Mikroprozessor 65 erfasst jedoch das Ausgangssignal der Halbleiter-Schalteinrichtung 76 über den Verstärker 86 und er stellt somit fest, dass das Relais RL1 tatsächlich für einen Augenblick von der Span-35 nung abgetrennt wird. Wenn die Halbleiter-Schalteinrichtung 76 ausfällt und das Relais RL1 nicht kurzfristig von der Spannung abgetrennt wird, so wird dies durch den Mikroprozessor erfasst, der daraufhin die drei anderen Relais RL2 bis RL4 von der Spannung abtrennt und somit das Brennersy-40 stem ausschaltet.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

656 938

1. Steueranordnung mit mehreren Relaiskontakte aufweisenden Relais zur Steuerung mehrerer Lasten in einer betriebssicheren Weise, gekennzeichnet durch ein Sicherheitsrelais (RL1) mit einem Kontakt (Kl), das durch eine Halbleiter-Schalteinrichtung (76) gesteuert wird und dessen Kontakt (Kl) in der Stromzuführung zu den weiteren Relaiskontakten (K2-K4) angeordnet ist; eine Steuerlogikeinrichtung (65) zur Steuerung des Sicherheitsrelais (RL1) über die Halbleiter-Schalteinrichtung (76) und zur Steuerung der die Lasten (24,25,26) betätigenden Relais (RL2-RL4); und eine Einrichtung (86) zur Rückführung des Schaltzustandes der Halbleiter-Schalteinrichtung (76) zu der Steuerlogikeinrichtung (65) ; wobei die Steuerlogikeinrichtung (65) periodisch über die Halbleiter-Schalteinrichtung (76) das Sicherheitsrelais (RL1) für eine Zeit von der Spannung abtrennt, die nicht ausreichend ist, um das Sicherheitsrelais (RL1) zu betätigen und den zugeordneten Kontakt (Kl ) zu öffnen, aber ausreichend ist, um die korrekte Funktion der Halbleiter-Schalteinrichtung (76) zu prüfen.

2. Steueranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Überwachungsschaltkreise (23,45,45', 45", 61,68) zur Ankoppelung eines Flammenfühlers (20) und der Relaiskontakte (K1-K4, SW2) an die Steuerlogikeinrichtung (65), um dieser eine Überwachung des Flammenfühlers und der Relaiskontakte zu gestatten.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Überwachungsschaltkreise (45) der Überwachung des Reiaiskontaktes (Kl) des Sicherheitsrelais (RL1) dient.

4. Steueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsschaltkreise (23,45,45', 45", 61,68) potentialtrennende Schaltkreise sind.

5. Steueranordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Optokoppler als potentialtrennende Schaltkreise.

6. Steueranordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Reedrelais als potentialtrennende Schaltkreise.

7. Steueranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Mikroprozessor (65) als Steuerlogikeinrichtung.