DE1119986B

DE1119986B - Monitoring device for electronic systems

Info

Publication number: DE1119986B
Application number: DET18786A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Josef Sperlich
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1960-08-04
Filing date: 1960-08-04
Publication date: 1961-12-21

Description

überwachungseinrichtung für elektronische Anlagen Die Erfindung betrifft eine überwachungsanordnung für elektronische Anlagen, die auf die über-oder Unterschreitung vorbestimmter Sollwerte von Strömen in verschiedenen, wählbaren Teilen der Gesamtanlage anspricht und die Anlage abschaltet. Den zu überwachenden Stellen sind lineare überwachungsschaltungen zugeordnet, die bei Sollwertänderungen nachgeschaltete bistabile Stufen ansteuern. Derartige überwachungsanordnungen finden z.B. in elektronischen Rechenanlagen Verwendung, bei denen die fehlerfreie Funktion nur innerhalb vorgegebener Toleranzen der an den einzelnen Teilen der Anlage liegenden elektrischen Werte von Strom und Spannung gesichert ist. Zur Erleichterung der Fehlersuche ist es wünschenswert, wenn die die Abschaltung auslösende überschreitung der vorgegebenen Toleranz angezeigt wird. Außerdem sollten der Aufwand und der Leistungsbedarf einer derartigen überwachungsschaltung möglichst gering bleiben.Monitoring device for electronic systems The invention relates to a monitoring arrangement for electronic systems, which is on the exceeding or falling below predetermined setpoints of currents in different, selectable parts of the overall system responds and the system switches off. The points to be monitored are linear monitoring circuits assigned, which control downstream bistable stages when the setpoint changes. Such monitoring arrangements are used, for example, in electronic computing systems, in which the error-free function only within the specified tolerances of the the electrical values of current and voltage in the individual parts of the system is secured. To facilitate troubleshooting, it is desirable if the the exceeding of the specified tolerance, which triggers the shutdown, is displayed. In addition, the complexity and the power requirements of such a monitoring circuit stay as low as possible.

Es ist bekannt, in solchen überwachungsanordnungen bistabile Stufen zu verwenden, die bei überschreitung der zu überwachenden Größen ansprechen und über ihren Ausgang ein Signal zum Abschalten der Anlage abgeben. Die Ansteuerung der bistabilen Stufen erfolgt dabei in den bekannten Anordnungen über Zeitkreise abhängig von einer Differenzspannung, die ein Maß der Abweichung von einem zu überwachenden Sollwert darstellt.It is known to have bistable stages in such monitoring arrangements to use which respond when the monitored values are exceeded and emit a signal to switch off the system via their output. The control the bistable stages takes place in the known arrangements via time circles depending on a differential voltage, which is a measure of the deviation from one to be monitored Represents setpoint.

Demgegenüber besteht die Erfindung in einer die Fehlersuche erleichternden und besonders trägheitslosen überwachungseinrichtung, die bei Sollwertsänderungen von Strömen in vorbestimmten Teilen der Anlage anspricht, indem lineare überwachungsschaltungen jeweils eine nachgeschaltete bistabile Stufe in den anderen Zustand umschalten, deren Ausgang auf die Abschaltevorrichtung der Anlage wirkt. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß im zu überwachenden Strompfad ein Widerstand liegt, dessen eines Ende über einen ersten Basiswiderstand mit der Basis eines ersten Transistors und dessen anderes Ende über einen zweiten Basiswiderstand mit der Basis eines zweiten Transistors verbunden ist, daß weiterhin die Serienschaltungen aus je der Emitter-Kollektor-Strecke und dem entsprechenden Kollektorwiderstand parallel geschaltet und von einer gemeinsamen Quelle konstanten Stromes gespeist sind, wobei einer der Kollektoren der Transistoren mit einem Richtleiter verbunden ist, der normalerweise gesperrt ist, so daß eine Änderung des zu überwachenden Stromes die Stromverteilung auf die beiden Transistoren beeinflußt und die Ansteuerung der bistabilen Stufe über den Richtleiter bei über- bzw. Unterschreitung des Sollwerts bewirkt.In contrast, the invention consists of a monitoring device that facilitates troubleshooting and is particularly inertial-free, which responds to changes in the setpoint of currents in predetermined parts of the system by linear monitoring circuits switching a downstream bistable stage to the other state, the output of which acts on the system's disconnection device. It is characterized in that in the monitored flow path resistance is, one end of which is connected via a first base resistor to the base of a first transistor and the other end via a second base resistor to the base of a second transistor, in that furthermore the series circuits each the emitter-collector path and the corresponding collector resistor are connected in parallel and fed by a common source of constant current, one of the collectors of the transistors being connected to a directional conductor which is normally blocked so that a change in the current to be monitored affects the current distribution influences the two transistors and causes the bistable stage to be controlled via the directional conductor when the setpoint is exceeded or not reached.

Die direkte Ansteuerung der bistabilen Stufe. über den Richtleiter erfolgt praktisch trägheitslos. Die Ab- schaltung der Anlage bei über- bzw. Unterschreitung bestimmter Sollwerte der zu überwachenden Größen erfolgt in wenigen Mikrosekunden. Diese Schaltung nach der Erfindung arbeitet damit wesentlich schneller als die bekannten überwachungsschaltungen, bei denen die RC-Glieder zunächst aufgeladen werden müssen. In vielen Fällen, z. B. bei elektronischen Rechenmaschinen, für welche die erfindungsgemäße überwachungseinrichtung speziell entwickelt wurde, ist das von ausschlaggebender Bedeutung, da auch kurzzeitige Toleranzüberschreitungen der Sollspannungen bzw. -ströme zu falschen Resultaten führen können und die bekannten Überwachungseinrichtungen solche Toleranzüberschreitungen nicht berücksichtigen würden. Zweckmäßig wird die überwachungseinrichtung von einem besonderen Netzgerät versorgt, so daß auch nach erfolgter Abschaltung das mit der umgeschalteten bistabilenStufe verbundene Sichtzeichen bestehen bleibt. Eine derartige schnelle Abschaltung wird insbesondere bei mit Transistoren bestückten Anlagen benötigt.The direct control of the bistable stage. over the directional ladder takes place practically without inertia. The exhaust circuit of the plant at above or below certain target values of the monitored variables takes a few microseconds. This circuit according to the invention thus works much faster than the known monitoring circuits in which the RC elements must first be charged. In many cases, e.g. B. in electronic calculating machines, for which the monitoring device according to the invention was specially developed, this is of crucial importance, since even short-term tolerances of the target voltages or currents can lead to incorrect results and the known monitoring devices would not take such tolerance violations into account. The monitoring device is expediently supplied by a special power supply unit, so that the visual signal associated with the switched bistable stage remains even after the switch-off has taken place. Such a rapid shutdown is required in particular in systems equipped with transistors.

Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Gesamtanordnung einer Überwachungsanlage nach der Erfindung, Fig. 2 eine Schaltung zur überwachung eines Stromes auf überschreitung des zulässigen Wertes nach der Erfindung. In der in Fig. 1 dargestellten Gesamtanordnung sollen die einzelnen Netzgeräte N, bis N., die eine elektronische Anlage versorgen, auf Einhaltung der Toleranzgrenze der abgegebenen Ströme und Spannungen überwacht werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist für jedes der Netzgeräte nur je eine Toleranzgrenze überwacht dargestellt. So wird für das Netzgerät N, der aus der Klemme U, abgegebene Strom auf Überschreitung bzw. Unterschreitung des zulässigen Wertes durch Abgriff der am Widerstand R., abfallenden Spannung von dem Gerät A, überwacht. Ebenso wird die von dem NetzgerätN, gelieferte Spannung von dem an die Klemme U2 angeschlossenen Gerät A., in bekannter Weise auf Überspannung überwaiht, während die von dem Netzgerät N# gelieferte Spannung U., von dem Gerät A3 in bekannter Weise auf Unterspannung geprüft wird. Den Geräten A, bis A, ist je ein Flip-Flop herkömmlicher Bauart nachgeichaltet, der auf das Eintreffen eines von dem betreffenden Gerät gelieferten Signals hin in den anderen stabilen Zustand umklappt und dadurch ein Signal zu dem gemeinsamen Verstärker V sendet. Gleichzeitig wird der umgeklappte Zustand des betreffenden Flip-Flops angezeigt. Der Verstärker V liefert im Ansprechen auf ein auf den im Sinne einer ODER-Schaltung zusammengeschalteten Eingängen einlaufendes Signal eine Spannung auf seinen Ausgangsleitungen, die den in den Netzgeräten angeordneten Abschaltorganen zugeleitet wird. Damit die überwachungseinrichtung auch nach dem Abschalten der einzelnen Netzgeräte betriebsfähig bleibt, wird sie von einem gesonderten Hilfsge#ät mit den notwendigen Spannungen versorgt. --Die-in-FigA--dargestellte--Schaltung---zur--über-, wachung einer Spannung auf Überschreitung des :gdlässigen Wertes wird an die Klemme U eines "der Netzgeräte und an die 0-Volt-Klemme E anges91ilossen. Die mit der negatives Potential führienden Klemme U verbundene Zenerdiode Zi übe 'ägt die volle Änderung der Klemmenspannung ul Abzuü#Tr sp der an der Zenerdiode stehenden konst#Üten annung auf das PotentiometerP,. Ein z-vyeiter Stromkreis führt von der KlemmeE über e#fien im Ernitterkreis eine Gegenkopplung be 'kend WiderstandR1, die Emitter-Kollektor-Stecke des Transistors T, und über einen Widerst#d R, an eine konstante negative Spannung von #c.S. - 20 Volt. Der Schleifer des Potentiometers P,/ist über einen Widerstand R 2 mit der Basis des Transistors T, verbunden.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawings. 1 shows a schematic representation of an exemplary overall arrangement of a monitoring system according to the invention, FIG. 2 shows a circuit for monitoring a current for exceeding the permissible value according to the invention. In the overall arrangement shown in FIG. 1 , the individual power supply units N, to N, which supply an electronic system, are to be monitored for compliance with the tolerance limit of the currents and voltages output. To simplify the presentation, only one each tolerance is shown monitored for each of the network devices. For the power supply unit N, for example, the current output from terminal U is monitored for exceeding or falling below the permissible value by tapping the voltage from device A across resistor R. Likewise, the voltage supplied by the power supply unit N is monitored for overvoltage in a known manner by the device A. connected to the terminal U2 , while the voltage U. supplied by the power supply unit N # is checked for undervoltage by the device A3 in a known manner . Devices A to A are each followed by a flip-flop of conventional design, which flips over into the other stable state upon arrival of a signal supplied by the device in question and thereby sends a signal to the common amplifier V. At the same time, the folded state of the relevant flip-flop is displayed. In response to a signal coming in at the inputs connected together in the sense of an OR circuit, the amplifier V supplies a voltage on its output lines which is fed to the disconnection devices arranged in the power supply units. To ensure that the monitoring device remains operational even after the individual power supply units have been switched off, it is supplied with the necessary voltages by a separate auxiliary device. --The - in - FigA - shown - circuit --- for - monitoring a voltage for exceeding the: negligible value is connected to the terminal U of one of the power supply units and to the 0-volt terminal E. The Zener diode Zi connected to the negative potential leading terminal U monitors the full change in the terminal voltage ul There is a negative feedback in the emitter circuit with the resistor R1, the emitter-collector junction of the transistor T, and via a resistor R, to a constant negative voltage of #cS - 20 V. The wiper of the potentiometer P, / is over a resistor R 2 connected to the base of the transistor T.

Wird die an der Klemme, U stehende Spannung negativer gegen die Klemme E, so nimmt die Stromführung des Transistors Zu, so daß der Kollektor ein vom Ruhewert gegen d Volt ansteigendes Potential aufweist. Die mit.,' dem Kollektor verbundene Diode D, liegt in der zugeordneten Eingangsschaltung des nachgeschalteten Flip-Flops F (Fig. 1) auf einem festen gering negativen Potential, so daß sie schließlich durch das bei steigender Spannung der zu überwachenden Klemme ansteigende Potential des Kollektors in den leitenden Zustand gerät. Dadurch wird der nachgeschaltete Flip-Flop umgeschaltet und löst in der bereits beschriebenen Weise die Abschaltung der Anlage aus.If the voltage at terminal, U becomes more negative with respect to terminal E, the current conduction of the transistor increases, so that the collector has a potential that rises from the quiescent value towards d volts. With., 'The collector connected to diode D, is located (Fig. 1) in the associated input circuit of the subsequent flip-flops F on a solid low negative potential, so that finally, by the voltage increases, the rising to be monitored terminal potential of the Collector enters the conductive state. As a result, the downstream flip-flop is switched and triggers the shutdown of the system in the manner already described.

Die, in Fig. 3 dargestellte Schaltung zur Überwachung einer Spannung auf Unterschreitung des zulässigen Wertes entspricht bis auf die Anordnung der 1:)#ode D., an Stelle der Diode D, in Aufbau und Wirlungsweise-der-Schaltung nach Fig. 2. -Die durch eine nparinung-eüitr-etende--Erhöhung des Kgilektoipotentials auf negativere We - rte-führt--hidr schließlich zum Leitend vrdew-deir-Diode D, und da zur Um-Der in Fig. 2 dargestellte Schaltkreis zur Überwachung auf Überschreitung der zulässigen Werte des in einem Hauptkreis fließenden Stromes ist an die Klemmen B 2 und B 3 eines im Hauptstromkreis angeordneten niederohmigen WiderstandesR., angeschlossen. Zwei Transistoren T 2 und T 3 sind über einen gemeinsamen hochohmigen Widerstand R 7 an ein Hilfspotential E, angeschlossen. Die Kollektoren dieser Transistoren sind über je einen WiderstandRl" und Ri, an ein negatives fElfspotential E, angeschlossen. Während die Basis des Transistors T., über den Widerstand R 8 mit der Klemme B 3 verbunden ist, liegt die Basis des Transistors T2 an einem durch die Widerstände R 9 und R12 gebildeten und zwischen der Klemme B2 und dem negativen lElfspotential verlaufenden Spannungsteiler.The circuit shown in Fig. 3 for monitoring a voltage for undershooting the permissible value corresponds to the arrangement of 1:) # or D., instead of the diode D, in structure and mode of operation of the circuit according to Fig. 2. -The by a nparinung-eüitr-etende - the more negative We Kgilektoipotentials to increase - rte leads - finally hidr for Continuity vrdew-deir diode D, and as for the to-the circuit shown in Figure 2 for monitoring for overshoot. the permissible values of the current flowing in a main circuit is connected to terminals B 2 and B 3 of a low-resistance resistor R. Two transistors T 2 and T 3 are connected to an auxiliary potential E via a common high-resistance resistor R 7. The collectors of these transistors are each connected to a negative field potential E via a resistor R1 "and Ri. While the base of the transistor T. is connected to the terminal B 3 via the resistor R 8 , the base of the transistor T2 is connected to one voltage divider formed by the resistors R 9 and R12 and running between the terminal B2 and the negative IF potential.

Wird der durch den WiderstandR., fließende Strom größer, so wird die an der Basis des Transistors T, liegende Spannung negativer. Damit übernimmt der Transistor T, einen größeren Teil des über den WiderstandR7 fließenden Stromes, so daß der Kollektor dieses Transistors eine positivere Spannung annimmt. Dadurch gerät schließlich die zum nachgeordneten Flip-Flop führende DiodeD, in den leitenden Zustand, so daß der Flip-Flop umgeschaltet wird. Die Einstellung der Toleranzgrenze erfolgt über den veränderbaren WiderstandR 9 des Spannungsteilers.If the current flowing through the resistor R.sub.1 increases , the voltage at the base of the transistor T.sub.1 becomes more negative. Thus, the transistor T, takes over a larger part of the current flowing through the resistor R7, so that the collector of this transistor assumes a more positive voltage. As a result, the diode D leading to the downstream flip-flop finally becomes conductive, so that the flip-flop is switched. The tolerance limit is set using the variable resistor R 9 of the voltage divider.

Die Abschaltung der Hauptspannungen wird vorteilhaft ohneBetätigung mechanischerSchaltelemente trägheitslos bewirkt, indem von dem Ausgang des gemeinsamen Verstärkers Y der Fig. 1 über Dioden solche Spannungen den mit Transistor-Konstanthaltern versehenen Netzgeräten zugeführt werden, daß die in den Konstanthaltern angeordneten Regeltransistoren von diesen Spannungen in den Aus-Zustand gesteuert werden.The shutdown of the main voltages is advantageously effected without activity mechanischerSchaltelemente inertia, by feeding the power devices provided with transistor constant holders through diodes such voltages from the output of the common amplifier Y of FIG. 1 that is arranged in the constant holders control transistors of these voltages to the off -State to be controlled.

Gegen kurzzeitige Abweichungen vom Sollwert kann die überwachungseinrichtung in einfacher Weise dadurch unempfindlich gemacht werden, daß den einzelnen Teilen entsprechende Tiefpässe (RC-Glieder) zugeordnet werden.The monitoring device can counteract brief deviations from the target value can be made insensitive in a simple manner that the individual parts corresponding low-pass filters (RC elements) are assigned.

Eine derartige überwachungsanordnung ist in der Lage, die zu überwachende Anlage innerhalb weniger Nfikrosekunden abzuschalten, so daß die in der Anlage benutzten Transistoren beim Auftreten eines Fehlers keinen Schaden erleiden.Such a monitoring arrangement is able to monitor the Switch off the system within a few microseconds so that those in the system are used Transistors do not suffer damage when a fault occurs.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Monitoring device for electronic systems that responds when currents exceed or fall below predetermined setpoints in predetermined parts of the system by linear monitoring circuits switching a downstream bistable stage to the other state, the output of which acts on the system's disconnection device, thereby characterized in that in the current path to be monitored there is a resistor (R. "), one end of which via a first base resistor (R,) to the base of a first transistor (T.) and the other end of which via a second base resistor (R9) to the The base of a second transistor (7 # a director (D.) is connected to the nor is sometimes blocked, so that a change in the current to be monitored influences the current distribution to the two transistors and causes the bistable stage (F) to be activated via the directional conductor when the setpoint is exceeded or not reached (Fig.N. 2. Monitoring device according to spoke 1, characterized in that it is supplied by a separate power supply unit. 3. Monitoring device according to claim 2, characterized in that the bistable stages (F " F2, F") are assigned display devices for the switching state of the respective stage. Considered publications: German Auslegeschrift No. 1 084 820, 1069 760.