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Signalanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Signalanlage zur
Anzeige von Betriebszuständen an entfernten Stellen, an denen sich je ein Signalauslöser
befindet.
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Die bekannten Signalanlagen dieser Art gestatten nicht logische ODER-Entscheidungen.
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Um diesen Mangel zu beheben, ist die erfindungsgemäße Signalanlage
dadurch gekennzeichnet, daß sie eine an sich bekannte statische ODER-Schaltstufe
mit einer Mehrzahl von Eingängen und mit einem Ausgang aufweist, der in ebenfalls
bekannter Weise mit einem gemeinsamen Signalgeber verbunden ist, daß jeder Eingang
der ODER-Schaltstufe mit dem Ausgang jeweils einer an sich bekannten statischen
Flip-Flop-Stufe verbunden ist, daß jede Flip-Flop-Stufe einen Eingang aufweist,
der mit jeweils einem der Signalauslöser verbindbar ist, daß die Anordnung derart
ausgebildet ist, daß jeder der Signalauslöser die ihm zugeordnete Flip-Flop-Stufe
in bekannter Weise in einen ersten von zwei stabilen Betriebszuständen kippen kann,
und daß die Betätigung des gemeinsamen Signalgebers nur dann erfolgt, wenn irgendeine
der Flip-Flop-Stufen sich in ihrem ersten stabilen Zustand befindet.
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Bei der erfindungsgemäßen Signalanlage wird allgemeiner Alarm ausgangsseitig
der ODER-Stufen ausgelöst, wenn irgendein Fehler an irgendeiner oder an mehreren
oder an allen entfernt liegenden zu überwachenden Stationen auftritt. Diese Aufgabe
konnte nach dem Stande der Technik nur mit sehr komplizierten Schaltungen gelöst
werden. Die erfindungsgemäße Anlage ist demgegenüber als einheitliches Ganzes in
einfachster Weise aufgebaut. überdies erleichtert die erfindungsgemäße einheitliche
Anlage das Anschalten eines jeweils gesonderten Indikators an den Ausgang einer
jeden Flip-Flop-Stufe. Die erfindungsgemäße Signalanlage wert also nicht nur auf
das Auftreten eines Fehlers durch allgemeinen Alarm hin, sondern läßt auch durch
den Indikator oder die Indikatoren erkennen, an welcher abseits liegenden Station
oder an welchen Stationen ein Fehler aufgetreten ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter
Hinweis auf die Figuren beschrieben. Es stellt dar-Fig.1 den Stromkreis einer erfindungsgemäßen
Signalanlage im Blockschema, Fig.2A und 2B das Schaltbild zu dem Blockschema der
Fig. 1.
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In Fig. 1 ist mit 10 eine Signalanlage bezeichnet, welche ein akustisches
Alarmgerät sowie eine Vielzahl von durch Lampen L 1 und L 2 repräsentierten
Alarmlampen oder Anzeigegeräten aufweist. Das Alarmgerät AL wird von einem
Signalauslöser oder Alarmkontakt AL l betätigt, welcher ein Eingangssignal
an eine Flip-Flop-Stufe FF 1 liefert und die Flip-Flop-Stufe in die Stellung »Ein«
bringt. Es entsteht somit ein Ausgangssignal, welches die Signallampe
L 1 über einen Verstärker A 1 zündet. Gleichzeitig wird das an der
Fhp-Flop-Stufe entstehende Ausgangssignal an die UND-Klemme einer UND-NICHT-Stufe
(UND-Inverter) AN 1 gelegt. Eine UND-NICHT-Stufe ist eine logische Schaltstufe
mit wenigstens zwei Eingangsanschlüssen und einem Ausgangsanschluß. Im Ausgangsanschluß
tritt ein binäres »Eins«-Signal nur dann auf, wenn ein binäres »Eins«-Signal an
allen Eingangsanschlüssen vorliegt. Diese Eingangsanschlüsse werden im folgenden
UND-Anschlüsse bzw. UND-Klemmen genannt, mit Ausnahme eines dieser Anschlüsse. Dieser
ausgenommene eine Eingangsanschluß wird im folgenden NICHT-Anschluß oder NICHT-Klemme
genannt. Der Ausgangsanschluß der UND-NICHT-Stufe kehrt von seinem binären »Eins«-Zustand
in seinen binären »Null«-Zustand zurück, wenn entweder (a) das binäre »Eins«-Signal
von irgendeinem oder mehreren oder allen UND-Anschlüssen fortgenommen wird oder
(b) ein binäres »Eins«-Signal an den genannten NICHT-Anschluß gelegt wird.
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Die NICHT-Klemme der UND-NICHT-Stufe AN 1
ist mit dem Ausgang
einer zweiten Flip-Flop-Stufe 2FF1 verbunden. Die »Ein«-Klemme der Flip-Flop-Stufe
2 FF 1 ist mit einem Alarm-Rückstellschalter A R verbunden, welcher, wie in der
Figur dargestellt, normalerweise
offen ist. Das Ausgangssignal
der Flip-Flop-Stufe FF 1 wird ferner der »Halte«-Klemme der Flip-Flop-Stufe 2 FF
1 zugeführt.
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Da der Alarm-Rückstellschalter AR normalerweise offen ist, liefert
die Flip-Flop-Stufe 2 FF 1 normalerweise kein Ausgangssignal, so daß die Zuführung
eines Signals nach der UND-Klemme der UND-NICHT-Stufe ANI ein unmittelbares
Ausgangssignal dieser Stufe zur Folge hat. Dieses Ausgangssignal gelangt an die
ODER-Stufe 0R 1 und von dieser über den Verstärker 2A an das Alarmgerät
AL. Es sind also die Lampe L 1 und das Alarmgerät AL in. Betrieb.
Der Alarm kann unterbrochen werden, indem man den Alarm-Rückstellschalter AR betätigt,
was eine Änderung des Zustandes der Flip-Flop-Stufe 2FF1 zur Folge hat; es kommt
also ein Signal an die NICHT-Klemme der UND-NICHT-Stufe AN 1, und das Ausgangssignal
der UND-NICHT-Stufe verschwindet. Die Lampe L 1 kann dadurch abgeschaltet werden,
daß die Bedienungsperson einen Lampen-Rückstellschalter LR betätigt, durch welchen
ein Signal an die »Aus«-Klemme der Flip-Flop-Stufe FF 1 geliefert wird. Das an die
Lampe L 1 gelieferte Ausgangssignal hört dann auf; die Lampe erlischt, aber nur,
wenn der Alarmkontakt AL 1 offen ist. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal,
welches an der UND-Klemme der UND-NICHT-Stufe und an der »Halte«-Klemme der Flip-Flop-Stufe
2FF1 liegt, beseitigt.
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In der Alarmanlage können darüber hinaus auch noch andere Alarmkontakte
verwendet werden. Diese Alarmkontakte sind durch den Alarmkontakt AL 2
repräsentiert,
welcher mit der Eingangs- oder »Ein«-Klemme einer zugehörigen Flip-Flop-Stufe FF
2 derart verbunden ist, daß eine Lampe L 2 über einen Verstärker A 2 zu zünden ist.
Eine Flip-Flop-Stufe 2 FF 2 und eine UND-NICHT-Stufe AN 2 sind mit
der Flip-Flop-Stufe FF 2 in derselben Weise zusammengeschaltet wie in dem bereits
beschriebenen Kreis, so daß der ODER Stufe 0R 1 auch dann ein Signal zugeführt wird,
wenn der Alarmkontakt AL 2
betätigt wird.
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Wie man aus den Fig. 2 A und 2 B entnehmen kann, sind die Flip-Flop-Stufen
FF1 und FF2 im wesentlichen gleich und aus verschiedenen Magnetkernen 11 und 12
aufgebaut. Auf diesen Magnetkernen sitzen Gatter- oder Ausgangswicklungen 13 und
14 sowie Rückstellwicklungen 15 bzw. 16. Die Gatterwicklungen 13- und 14 werden
von der Sekundärwicklung 17 eines Transformators 18 her gespeist. Je eine Klemme
der beiden Wicklungen 13 und 14 ist mit einem Ende der Sekundärwicklung des Transformators
18 verbunden, während die beiden anderen Enden über Gleichrichter 19 und 20 und
einen Ausgangswiderstand 24 mit einem Mittelabgriff 22 der Sekundärwicklung verbunden
sind.
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Die Gleichrichter 19 und 20 liegen so im Stromkreis der Gatterwicklungen
13 und 14, daß der entstehende magnetische Fluß eine positive Sättigung der Kerne
11 und 12 hervorruft. Die Rückstellwicklungen 15 und 16 sind an die Sekundärwicklung
26 des Transformators 18 angeschlossen, und zwar unter Zuhilfenahme von Gleichrichtern
28 und 29, so daß ein Strom durch diese Wicklungen fließt, welcher eine negative
Sättigung der Kerne 11 und 12 hervorruft. Die Schaltung weist ferner eine nichtlineare
Impedanz auf, die aus den Widerständen 31, 32 der Batterie 33 und den Gleichrichtern
34 bzw. 35 zusammengesetzt ist. Wenn der Transformator 18 gespeist wird, so werden
die Wicklungen 13 und 14 in aufeinanderfolgenden Halbperioden so erregt, daß sie
abwechselnd in den Kernen 11 und 12 eine positive Sättigung erzeugen. Die Wicklungen
15 und 16.
werden dann ebenfalls gespeist; sie sind so angeordnet; daß sie
die Kerne in den jeweils folgenden Halbperioden in den negativen Sättigungsbereich
überführen.
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Unter diesen Bedingungen erscheint nahezu die gesamte an der Wicklung
17 liegende Spannung an den Ausgangswicklungen 13 und 14, und es ist daher an dem
Ausgangs- und Belastungswiderstand 24 keine Spannung verfügbar. Erscheint nun an
der »Ein«-Klemme 37 ein Spannungssignal; so wird der Stromfluß durch die Rückstellwicklungen
15 und 16 an der Klemme 38 blockiert, und ein Rückstellen ist also verhindert. Wenn
daher die Kerne 11 und 12 durch die Wicklungen 13 und 14 in den positiven Sättigungsbereich
übergeführt werden, so ist in den folgenden Halbperioden die Impedanz der Wicklungen
13 und 14 verhältnismäßig gering, und nahezu die gesamte am Transformator 17 liegende
Spannung erscheint in diesen folgenden Halbperioden an dem BelriStangswiderstand
24, so da.ß an der Ausgangskleninie 40 ein Ausgangssignal erzeugt wird. En Rückkopplungskreis
mit einem Gleichrichter 41 verbindet die Ausgangsklemme mit der Rückstell-Schaltung
und bewirkt, daß der Rückstellstrom fortgesetzt gesperrt bleibt, auch wenn das Eingangssignal
durch Öffnen des Alarmkontaktes AL 1 wieder beseitigt wird. Ein Speicherkreis,
bestehend aus den mit den WicUungen 13 bzw. 14 verbundenen Widerständen 43 bzw.
44, ist über einen Leiter 45 mit dem Rückstelllffeis verbunden und sorgt dafür,
daß das den Rückstell-Strom blockierende Signal noch stärker positiv wird, so daß
die Flip-Flop-Stufe in ihrer »Ein«-Stellung extrem lange verharrt, wenn einmal ein
Signal an ihre »Ein«-Klemme angelegt wurde, und wenn es auch nur ein vorübergehendes
Signal war: Das Ausgangssignal der Flip-Flop-Stufe, wird dadurch zum Verschwinden
gebracht, da.ß man der »Aus«-Klemme 47 ein Signal zuführt; die »Aus-Klemme 47 ist
über einen Gleichrichter 48 reit einem Mittelabgriff 49 der Sekundärwicklung 26
verbünden. Ein Signal an dieser Stelle bedeutet, daß das den Rückstellstrom verhindernde
Signal überwunden wird und eine negative Sättigung der Kerne 11 und ,12 erzeugt
wird mit der Folge, daß an den Gatterwicklungen 13 und 14 kein Ausgangssignal mehr
erhalten wird.
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Die Ausgangsspannung der Klemme 40 der Flip-Flop-Stufe FF 1 wird einem
Verstärker A 1 zugeführt; dieser weist ein Paar Kerne 50 und 51 aus magnetischem
Werkstoff mit Eingangswicklungen 52 und 53 bzw. Ausgangswicklungen 55 und
56 auf. Die Ausgangswicklungen 55 und 56 liegen in Serie mit Gleichrichtern 58 und
59 sowie mit der Sekundärwicklung 60 eines Transformators 62, so daß an der aus
den Gleichrichtern 65 gebildeten Brücke 64 eine Spannung entsteht. Die Lampe L 1
liegt am Ausgang des Brückenkreises 64: Wenn nun an den Eingangswicklungen 52 und
53 kein Signal auftritt, so stellt die Belastung der Ausgangswicklungen 55 und 56
eine verhältnismäßig große Impedanz für von der Sekundärwicklung 60 herrührende
Wechselströme dar; die Lampe L 1 ist also nicht erregt. Ein von ,der Flip-Flop-Stufe
FF I herrührendes Gleichstromsignal
an den Wicklungen 52 und 53
führt zu einer Sättigung der Kerne 50 und 51 mit der Folge, daß die Impedanz der
Wicklungen 55 und 56 zurückgeht und die Lampe L 1 vom Transformator 62 her gespeist
wird.
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Die Flip-Flop-Stufe 2FF1 besitzt eine »Ein«-Klemme 70 und eine »Halte«-Klemme
71. Beide Klemmen müssen ein Signal erhalten, damit ein Ausgangssignal an der Klemme
72 erzeugt wird; dieses Ausgangssignal bleibt aber erhalten, auch wenn die »Ein«-Klemme
kein Signal mehr enthält, solange nur der »Halte«-Klemme ein Signal zugeführt wird.
Die Stufe weist ferner zwei Kerne 74 und 75 aus magnetisierbarem Material auf; auf
diesen Kernen sitzen Gatterwicklungen 76, 77, welche von einer Sekundärwicklung
79 eines Transformators 80 her gespeist werden. Die Wicklungen 76 und 77 sind mit
der Ausgangsklemme 72 über Gleichrichter 81 und 82 verbunden und an eine nichtlineare
Impedanz 84 gekoppelt; diese nichtlineare Impedanz 84 ist zusammengesetzt aus einem
Gleichrichter 85, einem Widerstand 86 und einer Gleichstromquelle, etwa einer Batterie
87. Auf den Kernen 74 und 75 sitzen ferner Rückstellwicklungen 90 und 91; auch diese
sind mit einer Sekundärwicklung 92 des Tranformators 80 über Gleichrichter 93 und
94 verbunden und an eine nichtlineare Impedanz gekoppelt, die aus Widerständen 96
und 97, Gleichrichtern 98, 99 und der Batterie 87 zusammengesetzt ist. Eine Rückkopplungsleitung
mit einem Gleichrichter 100 verbindet die Gatterwicklungen 76 und 77 mit den Rückstellwicklungen
90 und 91, um gegebenenfalls eine Rückstellung zu verhindern. Die Widerstände 101
und 102 verbinden die Gatterwicklungen 76 und 77 mit dem Rückstellkreis über eine
Leitung 103 und stellen eine fortgesetzte Signalabgabe sicher, wenn einmal ein Ausgangssignal
ezeugt worden ist.
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Wenn der Transformator 80 gespeist wird, so werden die Gatterwicklungen
76 und 77 in abwechselnden Halbperioden ebenfalls gespeist, und zwar derart, daß
die Kerne 74 und 75 jeweils positiv gesättigt werden. In den an die Halbperioden
der positiven Sättigung anschließenden Halbperioden werden die Rückstellwicklungen
90 und 91 von der Sekundärwicklung 92 her gespeist, so daß in den Kernen eine negative
Sättigung eintritt und in der Folge die gesamte Spannung der Sekundärwicklung 92
an den Gatterwicklungen 76 und 77 erscheint. Tritt an der »Ein«-Klemme 70 ein Spannungssignal
auf, so wird dadurch der Rückstellstrom durch die Kerne 74 und 75 nicht unterdrückt,
wie dies bei der Flip-Flop-Stufe FF 1 der Fall war, da der Rückstellung ein weiterer
Weg über eine Leitung 103 zur Verfügung steht. Wenn nun aber sowohl an die »Ein«-Klemme
70 als auch an die »Halte«-Klemme 71 Signale gegeben werden, so werden beide Wege
für den Rückstellstrom blockiert, und an den Gatterwicklungen 76 und 77 entsteht
eine Ausgangsspannung, welche an der Ausgangsklemme 72 erscheint.
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Die UND-NICHT-Stufe AN 1 weist einen Magnetkern 110 mit einer
Gatterwicklung 111 auf; diese ist an die Sekundärwicklung 112 eines Transformators
114 angeschlossen, und zwar über einen Gleichrichter 115, so daß in dem Kern 110
eine positive Sättigung eintritt. Den Kern umschließen ferner Rückstellwick-Lungen
116 und 117. Die Rückstellwicklung 116 liegt in einem Stromkreis mit einer Sekundärwicklung
118 des Transformators 114, und zwar über einen Gleichrichter 120 und eine aus einem
Widerstand 121, einer Batterie 122 und einem Gleichrichter 123 zusammengesetzte
nichtlineare Impedanz. Die Rückstellwicklung 117 ist mit einer NICHT-Klemme 125
verbunden und liegt in Serie mit einem Gleichrichter 126, so daß der Kern 110 bei
Auftreten einer Spannung an der Klemme 125 negativ gesättigt wird. Eine UND-Klemme
127 ist über einen Gleichrichter 128 mit der oben beschriebenen nichtlinearen Impedanz
derart verbunden, daß das Fließen eines Rückstellstromes durch die Wicklung 116
von der Sekundärwicklung 118 des Transformators 114 her blockiert werden kann.
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Wenn der Transformator 114 gespeist wird, so wird auch die Gatterwicklung
111 in jeder zweiten Halbperiode gespeist, und es ergibt sich eine positive Sättigung
des Kerns 110. Die Rückstellwicklung 116 wird während der auf die Halbperioden der
positiven Sättigung folgenden Halbperioden gespeist; es entsteht dann eine negative
Sättigung des Kerns 110, und es tritt Rückstellung ein. Die Folge ist, daß die gesamte
Spannung der Wicklung 112 an der Gatterwicklung 111 erscheint und effektiv keine
Ausgangsspannung an der Ausgangsklemme 130 erscheint. Wird an die UND-Klemme 127
eine Spannung angelegt, so wird das Fließen des Rückstellstromes in Punkt 129 blockiert
mit der Folge, daß ein Ausgangssignal auftritt; es erscheint dann nämlich die Spannung
der Sekundärwicklung 112 am Ausgangs- oder Belastungswiderstand 131. Die nunmehr
an der ODER-Stufe 0R 1 liegende Spannung wird über einen Gleichrichter 132 geführt
und bewirkt eine Auslösung des Alarmsignals AL über den Verstärker 2A. Die
Ausgangskreise der verschiedenen Stufen weisen jeweils einen Gleichrichter auf.
Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß in bekannter Weise ein Stromfluß von einem
Ausgangskreis in einen anderen unterbunden ist, auch dann, wenn eine Vielzahl von
einzelnen Ausgangskreisen an ein gemeinsames Alarm- oder Anzeigegerät angeschlossen
ist, ohne daß bewegliche Teile, wie Kontaktarme von Relais, verwendet werden. Wird
durch Betätigung des Alarm-Rückstellschalter AR die Flip-Flop-Stufe 2FF1 in ihre
Stellung »Ein« gebracht und an die NICHT-Klemme 125 ein Ausgangssignal angelegt,
so tritt in dem Kern 110 eine negative Sättigung ein; es erfolgt dadurch eine Rückstellung,
so daß die Spannung der Wicklung 112 wieder an der Gatterwicklung 111 erscheint.
Das Alarmgerät AL wird also abgeschaltet.
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Betätigt man den Lampen-Rückstellschalter LR, so tritt an der »Aus«-Klemme
47 ein Signal auf, und die Flip-Flop-Stufe FF1 gelangt in ihre Stellung »Aus«, und
die Lampe L 1 wird ausgelöscht, vorausgesetzt, daß der Alarmkontakt AL 1
offen ist.
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Die erfindungsgemäße Signalanlage weist statische Vorrichtungen mit
Magnetkernen für die Flip-Flop-, die UND-NICHT- und die ODER-Stufen auf; die angeführten
Vorteile beruhen wesentlich auf der Verwendung dieser Stufen in der beschriebenen
Kombination.
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Zusammenfassend kann man sagen, daß die Erfindung eine einfache Signalanlage
abgibt, mit der ein mehreren Kreisen gemeinsames akustisches Alarmgerät und je eine
den einzelnen Kreisen allein zugehörende Signallampe derart auszulösen sind, daß
auch dann ein Signal auftritt, wenn nur einer von mehreren Alarmkontakten vorübergehend
betätigt wird. Es ist dafür gesorgt, daß das gemeinsame
akustische
Alarmgerät abgeschaltet werden kann, ohne Rücksicht auf die einzelnen vorher betätigten
Alarmkontakte und ohne daß eine Blockierung des gemeinsamen akustischen Alarmgerätes
eintritt für den Fall, daß weitere Alarmkontakte betätigt werden sollten. Außerdem
ist es möglich, die einzelnen Lampen oder Anzeigegeräte in ihre Ausgangsstellung
zurückzubringen, vorausgesetzt, daß die zugehörigen Alarmkontakte nicht mehr betätigt
sind.