DE1067508B - Anordnung zur selbsttaetigen Steuerung von Relais durch eine physikalische Groesse - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Relaisanordnungen mit Ja-Nein-Schaltungen, die über einen störanfälligen Weg, beispielsweise über einen Verstärker, gesteuert werden oder störanfällige Bauelemente enthalten, können versagen, wenn ein Kurzschluß, eine Unterbrechung oder sonstige Störungen des Steuerweges auftreten. Bei Alarmanlagen hat man diesen Nachteil dadurch zu vermeiden gesucht, daß man sie »nach der Alarmseite versagen« läßt. In vielen Fällen kommt es jedoch vor, daß beide Schaltlagen der Ja-Nein-Schaltung von gleicher Bedeutung sind und daß ein Versagen sowohl nach der Ja- als auch nach der Nein-Seite unbedingt vermieden werden muß. Man hat bereits versucht, die Störanfälligkeit durch die Verwendung hochwertiger Bauelemente herabzusetzen, wobei es jedoch nicht gelingt, die Störanfälligkeit vollkommen auszuschalten; sie wird nur verringert. Außerdem führt die Verwendung hochwertiger Bauelemente zu unwirtschaftlichen Konstruktionen.

Die Erfindung betrifft eine Relaisanordnung, die obengenannte Nachteile nicht besitzt und in jedem Falle anspricht, auch wenn in der Anordnung ein Versagen in der Ja- oder Nein-Richtung auftritt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß drei parallele Steuerwege angeordnet werden, denen je ein Relaissystem zugeordnet ist, wobei die drei Relaissysteme derart miteinander verriegelt sind, daß ein Sekundärweg nur dann freigegeben wird, wenn mindestens zwei der Steuerwege im gleichen Sinne ansprechen. Letzteres geschieht nach der Erfindung vorteilhaft durch Ausrüstung jedes der Relaissysteme mit zwei Ja-Nein-Schaltern, von denen jeder mit einem Ja-Nein-Schalter eines der anderen Relaissysteme in Reihe liegt.

Beispiele und Erläuterungen der Erfindung zeigen die Abbildungen.

Abb. 1 erläutert die Erfindung am Beispiel eines Dämmerungsschalters;

Abb. 2 zeigt eine andere Ausführungsform;

Abb. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der jedes Relaissystem aus zwei Einzelrelais besteht;

Abb. 4 zeigt Relaissysteme, die je aus einem Relais mit zwei Stabillagen bestehen;

Abb. 5 zeigt ein Beispiel der Erfindung unter Verwendung von Doppelgitterröhren;

Abb. 6 zeigt ein Beispiel der Erfindung unter Verwendung von je zwei Röhren für jedes Relaissystem ;

Abb. 7 zeigt ein Beispiel der Erfindung unter Verwendung von Gasentladungsrelais;

Abb. 8 zeigt ein Beispiel der Erfindung unter Verwendung von Transistoren als Relaissysteme;

Abb. 9 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung auf eine Lichtschranke;

Anordnung zur selbsttätigen Steuerung
von Relais durch eine physikalische Größe

Anmelder:
Lothar Franke, Mainz, Zeppelinstr. 5

Abb. 10 zeigt eine Lichtschranke als Beispiel für einen dreifachen Steuerweg;

Abb. 11 zeigt eine Lichtschranke mit einer optischen Punktabtastung.

Abb. 1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung am Beispiel eines Dämmerungsschalters. Die drei Steuerwege 1, 2, 3 werden in diesem Falle durch drei Photozellen 4/1, 4/2, 4/3 und die drei Verstärker 5/1, 5/2, 5/3 gebildet, welche durch die Photozellen gesteuert werden. Die drei Steuerwege 1,2, 3 wirken auf drei Relaissysteme 6, 7, 8 ein, die im vorliegenden Beispiel durch drei elektromagnetische Relais mit den Relaiswicklungen 9/6, 9/7, 9/8 und mit je zwei Umschaltkontakten 10/6, 10/7, 10/8 und 11/6, 11/7, 11/8 dargestellt sind; Die Relaiskontakte sind nach der Erfindung derart geschaltet, daß beispielsweise der Umschaltkontakt 10/6 des Relais 6 mit dem Umschaltkontakt 11/7 "des Relais 7 in Reihe liegt, usw. Bei der gezeichneten Schaltstellung; die der Tagesschaltstellung bei Beleuchtung der Photozellen 4/1, 4/2, 4/3 entsprechen möge, fließt infolge der beschriebenen Reihenschaltung in dem Schaltkreis für die Beleuchtung, welcher durch das Schaltschütz 12 angedeutet ist, kein Strom. Erst, wenn zwei der Relaissysteme 6, 7, 8 ansprechen, erhält das Schaltschütz 12 Strom und schaltet die Beleuchtung ein. Das gleiche gilt, wenn alle drei Relaissysteme 6, 7, 8 ansprechen. Tritt in einem der drei Steuerwege 1, 2, 3 oder in einem der drei Relaissysteme 6, 7, 8 eine Störung ein, so befindet sich eines der drei Relaissysteme 6, 7, 8 in einer anderen Schaltlage als die anderen beiden. Es zeigt sich jedoch dank der' erfindungsgemäßen Anordnung, daß trotz dieser Störung das Schaltschütz 12 ein- bzw. ausgeschaltet wird, wenn zwei der Relaissysteme 6, 7, 8 gesteuert werden. Der Ausfall eines Relaissystems infolge einer Störung ist daher ohne Einfluß, gleichgültig, ob die Störung im Ja-oder Nein-Sinne erfolgt, so daß der Dämmerungsschalter weiter am Morgen wie am Abend richtig arbeitet. Im ge-

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zeichneten Beispiel kann das Schaltschütz 12 auch wegfallen und eine unmittelbare Einschaltung der Beleuchtungsmittel vorgenommen werden.

Zweckmäßig werden die Relaissysteme 6, 7, 8 so geschaltet, daß sie einen Überwachungskreis steuern oder eine Alarmvorrichtung auslösen, wenn eines der drei Relaissysteme eine. von den anderen abweichende Schaltlage einnimmt. Außerdem ist es vorteilhaft, jedem Relaissystem ein Anzeigegerät, z. B. eine Signalglimmlampe, zuzuordnen, welche die Schaltlage anzeigt. Würde eine derartige Melde- oder Alarmanlage fehlen, so bestünde die Gefahr, daß eine aufgetretene Störung übersehen und nicht beseitigt wird, da ja die Anlage trotz der Störung ordnungsgemäß arbeitet.

Im Beispiel Abb. 1 sind für die Schaltlagenanzeige der Relaissysteme 6, 7, 8 die Signallampen 13/6, 13/7, 13/8 vorgesehen. Arbeiten alle drei Relaissysteme gleichsinnig, so leuchten alle drei Signallampen gleichzeitig auf (gezeichnete Schaltlage), bzw. verlöschen sie alle drei gleichzeitig. Sobald jedoch eine von den Lampen 13/6, 13/7, 13/8 allein brennt oder allein verlischt, ist dies ein Zeichen dafür, daß das zugehörige Relaissystem versagt, d.h. eine von den beiden anderen abweichende Schaltlage einnimmt. Es kann infolgedessen leicht eine Auswechslung durch das Bedienungspersonal durchgeführt werden.

Im Beispiel Abb. 1 ist ferner ein Alarmkreis unter Benutzung der Umschaltkontakte 11/6, 11/7, 11/8 angeordnet. Im Alarmkreis liegt das Alarmrelais 14. Dieses erhält dann Strom, wenn eines der Relaissysteme 6, 7, 8 eine von den anderen beiden abweichende Schaltlage einnimmt. Es besteht dadurch die Möglichkeit, einen auftretenden Fehler fernzumelden und das Bedienungspersonal heranzurufen. Es ist weiter vorteilhaft, den durch das Relais 14 betätigten Alarmkreis mit einem Verzögerungsglied auszurüsten, da es insbesondere bei einem Dämmerungsschalter vorkommen kann, daß die drei Photozellen 4/1, 4/2, 4/3 nicht völlig gleichzeitig ein- bzw. ausschalten. Ferner ist es vorteilhaft, das Alarmrelais 14 als Haftrelais oder Fallklappe auszubilden, da die Fehlstellung eines der drei Relaissysteme 6, 7, 8 nur dann erkennbar ist, wenn die anderen beiden Relaissysteme von der Fehlerstellung abweichen, was nur in einer der beiden Schaltstellungen der Fall ist.

Im Beispiel Abb. 2 ist eine andere Schaltung mit den drei Relaissystemen 6, 7, 8 wiedergegeben, die von der zyklischen Ausbildung gemäß Abb. 1 etwas abweicht, aber grundsätzlich dieselbe Aufgabe erfüllt.

Im Beispiel Abb. 3 werden die Relaissysteme 6, 7, 8 je durch zwei Einzelrelais 15/6, 15/7, 15/8 und 16/6, 16/7, 16/8 gebildet. Im übrigen arbeitet diese Schaltung genauso wie die Schaltung nach Abb. 1.

Im Beispiel Abb. 4 gelangen Relaissysteme 6, 7, 8 zur Anwendung, die je zwei Wicklungen 17/6, 17/7, 17/8 bzw. 18/6, 18/7, 18/8 und je einen Kontakt 10/6, 10/7, 10/8 mit zwei stabilen Arbeitslagen besitzen; hierbei wird über die drei Steuerwege einmal die eine und einmal die andere Wicklung beaufschlagt. Es ist aus diesem Grunde jeder Steuerweg 1, 2, 3 durch je drei Leitungen dargestellt.

Im Beispiel Abb. 5 werden die drei Relaissysteme 6, 7, 8 durch drei Doppelgitterrelaisröhren 19, 20, 21 gebildet, die nur bei Freigabe beider Gitter 22/6, 22/7, 22/8 ansprechen, wobei die beiden Gitter einer jeden Röhre je mit einem anderen der drei Steuerwege 1, 2 und 3 in Verbindung stehen und über die Widerstände 23/6, 23/7, 23/8 gekoppelt sind. Eine der drei Relaisröhren 19, 20, 2l kann nur dann Strom führen, wenn über zwei der drei Steuerwege 1, 2, 3 durch Zufluß positiver Ströme infolge Spannungsabfall an den Widerständen 23/6, 23/7, 23/8 beide Gitter 22/6, 22/7, 22/8 positives Potential annehmen. Sobald eine der drei Relaisröhren 19, 20, 21 auf diese Weise eingeschaltet wird, speist sie das Schaltendglied 12.

Beispiel Abb. 6 zeigt eine weitere Abwandlung der Erfindung. Hierbei werden die drei Relaissysteme 6, 7, 8 durch drei Paare von Relaisröhren 25/6, 25/7,

ίο 25/8 und 26/6, 26/7, 26/8 mit Steuerelektroden gebildet, wobei jedes Paar mit einem Relais 27/6, 27/7, 27/8 in Reihe liegt und jede der beiden Relaisröhren eines jeden Paares mit einem anderen der drei Stcuerwege 1, 2, 3 in Verbindung steht. Es ist hierbei angenommen, daß die Steuerwege 1, 2, 3 eine Wechselspannung liefern, die etwa unter Vorschaltung von Transformatoren über die Kondensatoren 28/6, 28/7, 28/8 und die Gitterableitwiderstände 29/6, 29/7, 29/8 unter Benutzung des sogenannten Audioneffektes auf die Relaisröhren einwirkt. Auch hierbei wird jedes Röhrenpaar nur dann gemeinsam gedrosselt und damit ein Abfallen des zugehörigen Relais bewirkt, wenn zwei Steuerwege Wechselstrom führen. Die Kontakte der Relais 27/6, 27/7, 27/8 liegen in Reihe.

Abb. 7 zeigt ein Beispiel der Erfindung, bei dem die Relaissysteme 6, 7, 8 je aus einer gittergesteuerten Gasentladungsröhre (Thyratron) bestehen. Die Steuergitter der Gasentladungsröhren 30/6, 30/7, 30/8 sind über die Widerstände 31/6, 31/7, 31/8 negativ vorgespannt. Die drei Steuerwege 1, 2, 3 sollen im vorliegenden Beispiel eine Wechselspannung ein- und ausschalten. Beispielsweise seien die Steuerwege 1 und 2 wechselspannungsführend. Dann erhalten die beiden Relaisröhren 30/6 und 30/7 Anodenspannung, aber lediglich das Gitter der Relaisröhre 30/7 erhält über das Potentiometer 32/7 Wechselspannung, die zur Zündung der Röhre 30/7 führt. Auch hier ist wieder die Voraussetzung erfüllt, daß beim Arbeiten zweier der drei Steuerwege 1, 2, 3 das Schaltendglied 12 betätigt wird; wenn zwei Steuerwege, nicht ansprechen, kann auch das Sclialtendglied nicht ansprechen.

Im Beispiel Abb. 7 bedeuten 33/6, 33/7, 33/8 Schutzwiderstände und 34/6, 34/7, 34/8 Glimmentladungsröhren, die einmal das Arbeiten der einzelnen Systeme 6, 7, 8 erkennen lassen und zum anderen kleine Störspannungen von den Gittern fernhalten.

Im Beispiel Abb. 7 ist fex"ner eine selbsttätige Überwachungsanlage (Alarmkreis) dargestellt, die aus den in Reihe liegenden Transformatoren 35 und 36 sowie der Meldeeinrichtung 14 besteht. Die beiden Transformatoren sind zwischen die Steuerwege 1, 2, 3 geschaltet, so daß beim Ausfallen eines Steuerweges über die Transformatoren ein Wechselstrom fließt und die Meldeeinrichtung 14 einschaltet. Es ist dabei angenommen, daß die drei Steuerwege 1, 2, 3 gleichphasig arbeiten.

Besonders einfach wird die erfindungsgemäße Relaisanordnung, wenn die drei elektronischen Relaissysteme gemäß dem Beispiel Abb. 8 durch Transistoren gebildet werden. Im Beispiel Abb. 8 ist angenommen, daß über die drei Steuerwege 1, 2, 3 mittels negativer Gleichspannung geschaltet wird. Die drei Transistoren 37/6, 37/7, 37/8 erhalten Kollektor- und Basisspannung je über zwei verschiedene Steuerwege. Sobald einer der drei Transistoren Strom führt, wird das Schaltendglied 12 eingeschaltet. 38/6, 38/7, 38/8 sind Ableitwiderstände bzw. Amplitudenbegrenzer, um die Transistoren 37/6, 37/7, 37/8 vor Überlastung zu schützen.

Die Vorteile der Erfindung treten besonders dann in Erscheinung, wenn die Steuerwege bzw. Relaissysteme durch Bauelemente der Halbleitertechnik (Transistoren) gebildet werden. Die Mehrfachbesetzung bildet in diesem Falle keine fühlbare Mehrbelastung, insbesondere, da wegen der Sicherheit der erfindungsgemäßen Anordnung die Einzelbauelemente weniger Aufwand erfordern.

Es ist bei der Erfindung gleichgültig, ob die Relaissysteme elektrisch oder z. B. hydraulisch bzw. pneu- ίο matisch arbeiten oder steuern. Ebenso ist es gleichgültig, ob die Relaissysteme in Arbeits- oder Ruheschaltung ausgeführt sind. Ferner kann das Schaltendglied 12 aus irgendeiner zu steuernden Vorrichtung, z. B. aus einem Schütz, einem Ventil oder einem Motor od. dgl. bestehen.

Die erfindungsgemäße Anordnung zeigt sich besonders vorteilhaft bei Lichtschrankenanlagen. Die Abb. 9 bis 11 zeigen hierfür einige Beispiele.

Im Beispiel Abb. 9 ist eine Lichtschranke dargestellt, die in bekannter Weise aus der Lichtquelle 39 und der Sammellinse 40' besteht, die ein paralleles Lichtstrahlenbündel 41 über die Optik 42 und die Blende 43 auf die Photozellen wirft. Nach der Erfindung besteht die Möglichkeit, einer einzigen Photozelle drei Verstärker bzw. Relaissysteme zuzuordnen. Die hohe Sicherheit der erfindungsgemäßen Anordnung wird jedoch noch besser gewährleistet, wenn auch drei Photozellen 4/1, 4/2, 4/3, wie in Abb. 9 dargestellt, angeordnet werden, die mit oder ohne Verstärker eine der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnungen speisen. Zu einer weiteren Steigerung der Sicherheit können auch mehrere Lichtquellen zur Verwendung gelangen.

Im Beispiel Abb. 10 sind drei Lichtstrahlensender 44/1, 44/2, 44/3 und drei Lichtstrahlenempfänger 45/1, 45/2, 45/3 dargestellt, die über die drei Wege 1, 2, 3 und die Verstärker 46/1, 46/2, 46/3 auf drei Relaissysteme 6, 7, 8 einwirken. Erfindungsgemäß sind die drei Lichtschranken derart angeordnet, daß sie sich in dem abtastwichtigen Punkt 47 kreuzen. Diese Kreuzung im abtastwichtigen Punkt ist dann von besonderer Bedeutung, wenn gemäß Abb. 11 eine ausgesprochene Punktabtastung unter Verwendung von konvergenten Lichtstrahlenbündeln im Punkt 47 erfolgen soll. Dabei können die drei Lichtschranken 44/1, 44/2, 44/3 und 45/1, 45/2, 45/3 in einer Ebene oder auf einem Kegelmantel etwa kreissymmetrisch angeordnet sein. Analog kann bei Reflexionsabtastung verfahren werden.

Die Sicherheit der Anordnung kann insbesondere dann, wenn Verstärker und Relaisröhren zur Anwendung gelangen, dadurch noch wesentlich erhöht werden, daß die einzelnen Steuerwege bzw. Relaissysteme je eine getrennte Stromversorgung erhalten. Man verhindert auf diese Weise, daß durch Ausfall der Stromversorgung alle drei Systeme betroffen werden und die Sicherheit der Relaisanordnung in Frage gestellt wird. Es besteht also die Möglichkeit, die Sicherheit je nach Bedarf praktisch beliebig zu steigern. Um bei festgestelltem Ausfall eines der an der Anordnung beteiligten Bauelemente die Störbeseitigung zu erleichtern, können die einzelnen Stromwege (Verstärker) bzw. Relaissysteme als austauschbare Baugruppen ausgebildet werden, die etwa mittels Steckverbindung mit den übrigen Systemen in Verbindung stehen. Dadurch ist es möglich, ohne Betriebsstörung Fehler zu beseitigen und lebenswichtige oder gefahrverbundene Schaltanlagen in ununterbrochener Einsatzbereitschaft zu erhalten.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur selbsttätigen Steuerung von Relais durch eine physikalische Größe, gekennzeichnet durch die Anordnung von drei parallelen Steuerwegen (1, 2, 3), denen je ein Relaissystem (6, 7, 8) zugeordnet ist, wobei die drei Relaissysteme (6, 7, 8) derart miteinander verriegelt sind, daß ein Sekundärweg nur dann freigegeben wird, wenn mindestens zwei der Steuerwege im gleichen Sinne ansprechen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaissysteme (6, 7, 8) je mit zwei Umschaltern (10/6, 10/7, 10/8 und 11/6, 11/7, 11/8) ausgerüstet sind, von denen jeder mit einem Umschalter eines der anderen Relaissysteme in Reihe liegt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Relaissysteme (6, 7, 8) durch zwei elektromagnetische Relais mit je zwei Umschaltkontakten gebildet wird, wobei die Umschaltkontakte außer der genannten Reihenschaltung zusätzliche Überwachungsorgane, z. B. Signallampen (13/6, 13/7, 13/8) oder eine Alarmeinrichtung (14) schalten.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsorgane vorteilhaft über ein Verzögerungsglied dann eingeschaltet werden, wenn eines der drei Relaissysteme (6, 7, 8) eine von den anderen abweichende Schaltlage einnimmt.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Relaissystem (6, 7, 8) ein Anzeigegerät (13/6, 13/7,13/8J, beispielsweise eine Signallampe, zugeordnet ist, welches die Schaltlage anzeigt.

6. Relaisanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Relaissysteme (6, 7, 8) durch drei Doppelgitterrelaisröhren (22/6, 22/7, 22/8) gebildet werden, die nur bei Freigabe beider Gitter ansprechen, wobei die Gitter einer jeden Röhre je mit einem anderen der drei Steuerwege (1,2,3) in Verbindung stehen.

7. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Relaissysteme (6, 7, 8) durch drei Relaisröhrenpaare (25/6, 25/7, 25/8 und 26/6, 26/7, 26/8) gebildet werden, die je einem Steuerrelais (27/6, 27/7, 27/8) vorgeschaltet sind, wobei jede der beiden Relaisröhren eines jeden Paares mit einem anderen der drei Steuerwege (1/2, 3) in Verbindung steht.

8. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Steuerwege (1, 2, 3) derart mit drei Relaissystemen (6, 7, 8), die je aus einem elektronischen Relais (30/6, 30/7, 30/8; 37/6, 37/7, 37/8) mit Steuerelektrode beistehen, in Verbindung gebracht sind, daß jeder Steuerweg bei einem Steuerrelais im Hauptstromkreis und beim anderen im Steuerelektrodenkreis liegt, wobei zweckmäßig alle drei Elektronenrelais auf ein Endschaltglied (12) einwirken.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Relaissysteme (6, 7, 8) je durch einen Transistor (37/6, 37/7, 37/8) gebildet werden.

10. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Steuerwege (1, 2, 3) bzw. Relaissysteme (6, 7, 8) je mit einer getrennten Stromversorgung ausgerüstet sind.

11. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden,

dadurch gekennzeichnet, daß die drei den Steuerweg (1, 2, 3) bildenden Systeme oder die drei Relaissysteme als tauschbare Baugruppen ausgebildet sind.

12. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden in Verbindung mit einer Lichtschranke, dadurch

gekennzeichnet, daß drei getrennte Lichtquellen (44/1 j 44/2, 44/3) vorgesehen sind, welche je einen Lichtempfänger (45/1, 45/2, 45/3) beaufschlagen.

13. Relaisanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Lichtschranken sich im Abtastpunkt (47) kreuzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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