DD270596A1 - Schaltungsanordnung zur ueberwachung der funktion einer elektrischen schaltung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung wird eingesetzt zur Ueberwachung von elektrischen Verbrauchern, insbesondere von Heizelementen. Parallel zum Leistungsschalter ist ein Stromsensor angeordnet, an dem die Leuchtdiode eines Optokopplers angeschlossen ist. Diese Leuchtdiode leuchtet, wenn der Leistungsschalter (Triac) unterbrochen und die Heizung bzw. deren Zuleitungen nicht unterbrochen ist. Die Auswertung dieser Leuchtdiode erfolgt in Abhaengigkeit von der Ansteuerung der Leistungsschalter. Figur

Description

Titel der Erfindung

Schaltungsanordnung zur Überwachung der Funktion einer elektrischen Schaltung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Funktion einer elektrischen Scheltung· Sie wird eingesetzt zur Überwachung von elektrischen Verbrauchern'«' insbesondere von elektrischen Heizelementen',' die entsprechend einem vorgegebenen Programm von einem Steuergerät über Leistungsschalter ein« und ausgeschaltet werden·

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bestimmte technologische Prozesse verlangen«* daß eine vorgegebene Temperatur oder ein vorgegebener Temperaturablauf exakt eingehalten wird« Die Verwendung eines abgeschlossenen Gefäßes mit einer elektrischen Heizeinrichtung bietet dio Möglichkeit^ über die der elektrischen Heizeinrichtung zugefjhrten Energie eine beliebige Temperatur einzustellen· Bestimmte Temporaturabläufe können die ständige Variation der Heizleistung erfordern· Zweckmäßig ist in einem solchen Fall«¹ daß ein Steuergerät ent*· sprechend einem vorgegebenen Programm über Leistungsschalter Heizelemente ansteuert· Ober ein im Gefäß angeordneten Temperatursensor kann die Temperatur überwacht und gegebenenfalls kann auto»

ZfOSSi 2

inatisch die Heizleistung nachgeregelt werden« Wird im Innern des Gefäßes eine Gleichverteilung der Temperatur anfordert«* d»ho soll der Temperaturgradient gering sein, go ist es zweckmäßig,! an Stelle eines Heizelementes mit großer Leistung mehrere kleinere Heizelemente zu verwenden«¹ und diese gleichmäßig im Gefäß zu verteilen· Dabei tritt jedoch folgender Nachteil auf· Fällt ein Heizelement infolge eines Defektes aus,' so wird dieser Fehler nicht durch den Temperatursensor registriert· Das Steuergerät erhöht die Heizleistung für die intakten Heizelemente«' so daß die Mitteltemperatur des Gefäßes dem vorgegebenen Sollwert entspricht. Dabei tritt jedoch der Fakt ein» daß die Gleichverteilung der Temperatur im Innern des Gefäßes nicht mehr gewährleistet ist·

Notwendig ist also eine Schaltungsanordnung zur Überwachung jedes einzelnen Heizelementes·

In der DE-AS 2848 791 ist eine Anordnung zur Überwachung von Heizstromkreisen für Reisezugwagen beschrieben* Hierbei wird der durch die Heizung fließende Strom derart überwacht,' daß die Spannung an einem im Heizstromkreis angeordneten Indikationswiderstand ausgewertet wird· Der Nachteil dieser Lösung besteht darin,' daß sin Indikationswiderstand in den Heizstromkreis eingefügt werden muß, womit eine nachträgliche Ausrüstung eines bereits vorhandenen Heizstromkreises mit der Überwachungseinrichtung erschwert¹ wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindungs ist eine Schaltungsanordnung,] mit der elektrische Verbraucher,' die entsprechend einem vorgegebenen Programm von einem Steuergerät angesteuert werden,! überwacht werden· Die Schaltungsanordnung soll mit geringem Aufwand realisierbar «»ein· Die zu überwachende elektrische Schaltung soll problemlos mit der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung nachrüstbar sein·

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Darlegung due Wesens der Erfindung

Die Aufgabe^, die durch die erfindungsgemäße Schaltungeanordnung gelöst werdon soll; besteht daring einen Fehler zu signalisieren,! wenn zum einen eine Unterbrechung im elektrischen Verbraucher ein·* schließlich Zuleitungen und wenn zum anderen Kurzschluß im Leistungsschalter auftritt·

Da© Wesen der Erfindung besteht darinj«! daß in jedem zu überwachenden Stromkreis¹,¹· bestehend aus Reihenschaltung von Leistungsschalter und elektrischem Verbraucher-;! parallel zum Leistungsschalter ein Stromsensor geschaltet ist· Dieser Stromseneor besteht aus einer Reihenschaltung von Widerstand,^ Kondensator und den Eingangeklemmen einer Gleichrichterbrücke sowie einer an den Ausgangsklemmen der Gleichrichterbrücke angeordneten Leuchtdiode· Diese Leuchtdiode ist Bestandteil eines Optokopplers· Der Transistor des Optokopplers ist über ein* Verstärkerstufe mit einer Anzeige-Leuchtdiode verbunden· Eine Scheltstufe ist vorhandenV. die den Optokoppler mit dem Aneteuersignul vom Steuergerät für den Leistungsschalter inaktiv schaltet·

Die Leuchtdiode des Stromsensors leuchtet:,' wenn an seinem Eingang eine verwertbar'.' elektrische Spannung anliegt· Im Fall,' daß das Steuergerät den entsprechenden Leistungsechalter nicht ansteuert; dieser also geöffnet sein soll, liegt eine verwertbare elektrische Spannung dann anV wenn durch den elektrischen Verbraucher einschließlich der Zuleitungen keine Unterbrechung des zu überwachenden Stromkreises erfolgt und der Leijtungeschalter auch tatsächlich geöffnet ist· Es erfolgt ein St omfluß Ober den elektrischen Verbraucher und der Reihenschaltung von Widerstand/ Kondensator und den Eingangsklemmen der Gleichrichterbrücke· Das Leuchten der Leuchtdiode des Stromsensors bedeutet in diesem Fall,¹ daß kein Fehlsr vorliegt· Die Leuchtdiode/ die Bestandteil eines Optokopplers ist» steuert dessen Traneistor durch,' worauf dieser den Eingang der folgenden Verstärkerstufe auf Massepotential setzt· Die vom Ausgang der Verstärkerstufe zur Versorgungsspannung angeordnete AnzeigB-Leuchtdiode ist inaktiv· Ist der zu überwachende Stvomkreie durch einen Fehler im elektrischen Verbraucher bzw· seiner Zuleitungen unterbrochen,; so liegt keine verwertbare elektrische Spannung am Eingang des Stromsensors an· Ebenso liegt keine verwertbare elektrische Spannung an,¹ wenn der Leistungsschalter,

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obwohl er vom Steuergerät nicht angesteuert wird*,« geschlossen 1st« In diesen Fällen,¹ wo also keine verwertbare elektrische Spannung am Eingang des Stromsensors anliegt^! leuchtet die Leuchtdiode des Stromeensors nicht· Der Transistor des Optokopplers ist gesporrt?_#i worauf die folgende invertierende Verstärkerstufe die angeschlossene Anzeige-Leuchtdiode aktiviert· Es wird ein Fehler siganlisiertt'i wobei dieser Fehler ein unterbrochener elektrischer Verbrauchen«! ein geschlossener Leistungsschalter oder beides sein kann· Im Fall, daß das Steuergerät den entsorechenden Leietungsschalter ansteuert;' ist dieser geschlossen« Das bedeutet aber+i* daß der Eingang des Stromoeneors kurzgeschlossen ist und damit keine verwertbare Spannung zur Auswertung anliegt· Die Leuchtdiode des Stromsensors ist inaktiv und kann den Transistor des Optokopplers nicht durchsteuern· Ein gesperrter Transistor des Optokopplers hat aber über die invertierende Verstärkerstufe eine aktivierte Anzeige-Leuchtdiode zur Folge· Das Ansteuersignal vom Steuergerät für die Leistungsschalter wird aber zusätzlich an eine Schaltstufe gelegt* Diese steuert den Transistor des Optokopplers durch· Der Eingang der folgenden invertierenden Verstärkerstufe wird auf Massepotential gesetzt; worauf die entsprechende Anzeige-Leuchtdiode inaktiv ist.

Zusammenfassend kann gesagt werdend daß eine Schaltungsanordnung entwickelt wurde,' die problemlos an die zu überwachende elektrische Schaltung angeschaltet werden kann und die signalisiert,' wenn ein Fehler im elektrischen Verbraucher sowie im Leistungsschalter auftritt·

Ausführungsbeispiel

Im Ausführungsbeispiel win' anhand einer Figur gezeigte wie eine elektrische Schaltung bestehend aus jeweils zwei Reihenschaltungen von je einem Triac 1,· 2 als Leistungsschalter und je einem elektrischen Heizelement 3,' 4 als elektrischer Verbraucher überwacht wird· Die elektrische Schaltung ist Bestandteil einer elektrischen Heizeinrichtung zur Temperierung eines abgeschlossenen Gefäßes· Beschrieben wird die Überwachung für den Stromkreis Triac 1 und elektrisches Heizelement 3» Parallel zum Triac 1 ist der Eingang dos Stromseneors goöchaltste Der Stromsensor enthält den Wider-

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stand 5V den Kondensator G,' die Gleichrichterbrücke 7 und eine Leuchtdiode als Beetandteil dee Optokopplers 6· Der Transistor des Optokopplers ist mit der Verstärkerstufe mit dem Transistor 9 verbunden· Vom Kollektor des Transistors 9 ist die Anzeige-Leuchtdiode 10 einschließlich Begrenzungewiderstand zur Versorgungsspannung geschaltet* Die Ansteuerung des Triac,*8 (sowie der anderen Triac's) erfolgt vom Steuergerät über das Relais 11 und den Relaiskontakt 11.1. Der Eingang einer Schaltstufe mit dem Transistor 12 ist ebenfalle mit dem Ausgang des Steuergerätes verbunden· Die Schaltstufe ist so an de.i Transistor des Optokopplers 8 geschalteti' daß mit dem Ansteuersignal vom Steuergerät für die Triac's die Basis des Optokopplertransistors positiv wird,' worauf dieser durchsteuert^ wae die gleiche Wirkung ist, als wenn die Leuchtdiode des Optokopplers aktiv ist· Die Leuchtdiode des Optokopplers ist aktiv, wenn die Heizung nicht unterbrochen und der Triac offen ist· Die Anzeigeleuchtdiode ist dann inaktiv· Die Leuchtdiode dee Optokopplers 8 ist nicht aktiv,¹ wenn die Heizung unterbrochen und/oder der Triac durchgesteuert ist· Im Fall,¹ daß keine Ansteuerung vom Steuergerät erfolgt, leuchtet die Anzeigeleuchtdiode 10 und signalisiert somit einen Fehler· Im Fall der Ansteuerung schaltet der Tran·» sistor 12 den Transistor des Optokopplers 8 durch· Die Anzeige·* leuchtdiode verlischt· Damit wird ersichtlich,' daß die Fehleranzeige durch die Leuchtdiode 10 jeweils in den Ansteuerpausen erfolgt·

Am Transistor 9 jeder Verstärkeretufe ist ein weiterer Ausgang vorhanden· Die Ausgänge der Verstärkerstufen für die verschiedenen Stromkreise werden zum Erhalten e^nes Summensignals zusammengeschaltet,' wobei Dioden 13zur Entkopplung vorhanden ist· Das Summensignal kann an das Steuergerät bzw· an einen den Prozeß überwachenden Rechner geschaltet werdend um bei Auftreten eines Fehlere einen Interrupt auszulösen ο Wichtig ist dabeü, daß das Summensignal über ein Zeitverzögerungsglied an den Interrupteingang geschaltet wird,¹ dee eine Zeitverzögerung von einer Halbwelle bewirkt. Unterbricht nämlich das Steuergerät zu Anfang einer Halbwelle das Ansteuersignr.l,' so würde eine Fehlermeldung erfolgen,; weil die Triac'e bis zum Ende der Halbwelle durohgesteuert bleiben· Ein Fehler liegt aber nicht vor·

Claims (1)

1. U O SH 6

   Patentanspruch

   1. Schaltungsanordnung zur Überwachung der Funktion einer elektrischen Schaltung,' bei der elektrische Verbraucher jeweils in Reihe mit einem Leistungsschalter geschaltet sind und bei der die Leistungsschalter entsprechend einem vorgegebenen Programm von einem steuergerät ein- bzw· ausgeschaltet werden* gekennzeichnet dadurch,' daß jeweils parallel zum Leistungsschalter ein Stromsensor bestehend aus einer Reihenschaltung von Widerstand«¹ Kondensator und den Eingangsklemmen einer Gleichrichterbrücke sowie einer an den Ausgangsklemmen der Gleichrichterbrücke angeordneten Leuchtdiode geschaltet isttf daß die Leuchtdiode Bestandteil eines Optokopplers ist.« daß der Transistor des Optokopplers über eine Verstärkerstufe mit einer Anzeige-Leuchtdiode verbunden ist und daß eine Schaltstufe vorhanden ist«¹ die den Optokoppler mit dem Ansteuersignal vom Steuergerät für die Leistungsschalter inaktiv schaltet·

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