DE1160935B - Einrichtung zur UEberwachung der Funktion einer Niederspannungs-Regelschaltung - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Überwachung der Funktion einer Niederspannungs-Regelschaltung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur überwachung der Funktion einer Niederspannungs-Regelschaltung, die eine Größe, wie z. B. die Kollektor-Emitter-Spannung eines Regeltransistors, auswertet, die zu erkennen gibt, ob ein vorbestimmter Bereich eingehalten wird, und bei Überschreitung dieses Bereiches einen Indikator ein- oder ausschaltet.
• Für Regelvorgänge, z. B. Drehzahlregelungen von Gleichstrommotoren, in Niederspannungskreisen werden vielfach niederohmige Regelglieder, z. B. Transistoren, verwendet. Um unnötige Leistungsverluste zu vermeiden, hält man den Spannungsabfall am Regelglied möglichst klein. Die Regelung erfolgt in der Weise, daß der Widerstand des Regelgliedes durch eine geeignete Steuereinrichtung verändert wird. Damit ändert sich der Spannungsabfall an der Regelstrecke; meistens die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors.
• Bei der Regelung von Motoren muß z. B. bei steigender Belastung der Widerstand des Regelgliedes verringert werden, um dem Motor mehr Leistung zuzuführen. Die Regelfähigkeit des Kreises ist dann am Ende, wenn die Spannung über dem Regelglied Null geworden ist bzw. einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Ein solcher Wert ist z. B. bei Transistorschaltungen durch die Kollektorrestspannung des verwendeten Transistors gegeben.
• Da die Grenzen dieser Regelungen im Betrieb nicht ohne weiteres zu erkennen sind, ist eine Einrichtung erwünscht, die anzeigt, ob die Anordnung noch im Regelbereich arbeitet. Es ist bekannt, für diesen Zweck eine bistabile Schaltung zu verwenden, die bei Über- oder Unterschreiten des Sollwertes in die eine bzw. andere Stellung kippt (Schmidt-Trigger). Von dieser Schaltung könnte z. B. eine Glühlampe ein- bzw. ausgeschaltet werden. Ist die Glühlampe eingeschaltet, so ergibt sich ein relativ hoher Stromverbrauch, der vielfach höher ist als der Leistungsbedarf der Regelschaltung selbst. Außerdem sind für den Aufbau einer bistabilen Schaltung mindestens zwei aktive Elemente (z. B. Transistoren) notwendig. Die direkte Überwachung, z. B. mittels einer Glühlampe, erfordert ebenfalls eine untragbar große elektrische Leistung und hat den Nachteil, daß sie dauernd anzeigt und nur unterschiedlich hell leuchtet. Die Auswertung ist deshalb viel zu unsicher und von der Umgebungshelligkeit abhängig. Wirtschaftlich ist die Überwachungseinrichtung nur dann, wenn ihr Leistungsbedarf sehr klein gegenüber dem Leistungsbedarf der Gesamtschaltung ist.
• Es ist weiterhin bekannt, zur Überwachung einer Größe auf Einhaltung des Sollwertes Meßinstrumente zu verwenden, die erforderlichenfalls auf mehrere Meßstellen umgeschaltet werden können. Besonders bei tragbaren Geräten ist jedoch der große Volumenbedarf und die Stoßempfindlichkeit von Nachteil. Außerdem ist eine leicht zu übersehende Anzeige, ob die Schaltung im Regelbereich arbeitet oder nicht, auch nur durch Hinzufügen weiterer Mittel, wie z. B. einer bistabilen Schaltung oder einer Zenerdiode, möglich. Die Anwendung einer Zenerdiode ist bei sehr kleinen Spannungen nicht möglich, da diese nur herab bis zur Spannung von etwa 5 V herstellbar sind.
• Die Funktionsüberwachung wird ohne Inkaufnahme dieser Nachteile dadurch erreicht, daß die auszuwertende Größe erfindungsgemäß am Eingang eines gesteuerten selbstschwingenden Transverters liegt, an welchem ein Indikator, vorzugsweise eine Glimmlampe oder ein anderer zu beeinflussender Teil angeschlossen ist und bei Über- bzw. Unterschreitung ein- bzw. ausgeschaltet wird.
• Der Transverter erhält dabei in einem Zustand eine Sperrspannung, die bis zu einer einstellbaren Grenze die Schwingung verhindert. Wird die Steuerspannung gleich Null oder erreicht sie umgekehrte Polarität, schwingt der Transverter, und die davon gespeiste Glimmlampe zeigt den erreichten Zustand an. Dies ergibt einmal einen sehr geringen Leistungsverbrauch und zum anderen einen genau definierbaren Einschaltpunkt des Transverters und damit der Glimmlampe. Es ist bei dieser Schaltung ohne weiteres möglich, dem Eingang- mehrere zu überwachende Größen gleichzeitig zuzuführen, wobei das Auslösen der Anzeige von der jeweils niedrigsten bzw. höchsten Spannung aus erfolgt.
• Die F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Überwachung einer elektronischen Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors. Die Drehzahl des Motors 1 wird durch einen vorgeschalteten Transistor 2 auf übliche Weise geregelt. Wird z. B. durch zu starke Belastung oder zu geringe Betriebsspannung UB die Drehzahl zu gering, dann ist dieser Zustand daran zu erkennen, daß die Spannung am Regeltransistor 2 bis auf die Kollektorrestspannung abgesunken ist. Die Kollektorspannung wird nun zum Ein- und Ausschalten des Transverters 3 benutzt. Durch geeignete Arbeitspunkteinstellung des Transverters kann man erreichen, daß das Schalten bei einer bestimmten vorgegebenen und beliebig geringen Spannung erfolgt. Dabei ist es vorteilhaft, die Basis-Emitter-Spannung des Transverter-Transistors durch Null gehen zu lassen. Durch entsprechende Arbeitspunkteinstellung kann der Schaltpunkt auf einen weitgehend beliebigen Wert eingeregelt werden. Die Einrichtung kann so bemessen werden, daß entweder die Glimmlampe 4 brennt, solange die Kollektorspannung des Regeltransistors 2 größer als die vorgegebene Schaltspannung ist, oder umgekehrt. In letzterem Falle würde die Lampe als Warnung bei zu geringer Drehzahl aufleuchten.
• Ein Ausführungsbeispiel eines gesteuerten Transverters für diesen Zweck zeigt F i g. 2. Ein Transistor 6 arbeitet mit einem Transformator 7 als selbstschwingender Transverter, der von der Betriebsspannung UB gespeist wird. Der Spannungsabfall am Regelglied 2 bestimmt das Basispotential des Transistors 6. Der Emitter dieses Transistors liegt nach dem an sich bekannten Prinzip der Vergleichsspannung auf einem mit Widerstand 8 vorbestimmten Potential. Damit kann bei Änderung der Steuerspannung Ust die Spannung zwischen Basis und Emitter des Transistors 6 negativ oder positiv sein. Ist der Transistor 6 z. B. ein pnp-Transistor, so wird bei negativer Basis-Emitter-Spannung derTransverter schwingen. Bei positiver Basis-Emitter-Spannung ist der Transistor 6 gesperrt.
• Vielfach wird es ähnlich wie bei umschaltbaren Meßinstrumenten nützlich sein, wenn man mit der gleichen Kontrolleinrichtung mehrere Vorgänge überwachen kann. Dies ist möglich durch Einschaltung eines weiteren Transistors 5, an dessen Eingang eine zweite Steuergröße liegt. Der Transistors kann durch ein entsprechendes Signal an der Basis, welches ein Kriterium für den zu überwachenden Vorgang ist, entweder leitend oder nichtleitend sein. und damit die Steuerspannung für den Transverter 3 kurzschließen oder unbeeinflußt lassen. Für weitere zu überwachende Vorgänge können an Stelle des Transistors 5 noch weitere Transistoren eingeschaltet sein. Die Kontrollampe 4 brennt nur dann, wenn alle zu überwachenden Vorgänge gleichzeitig im zulässigen Toleranzbereich liegen, bzw. bei anderer Steuerung leuchtet sie auf, wenn einer der Vorgänge außer Toleranz liegt.
• Selbstverständlich kann die beschriebene Schaltung auch zur Überwachung eines oder mehrerer Meßwerte auf Über- bzw. Unterschreitung eines Sollwertes dienen. Die Meßwertüber- oder -unterschreitung kann mit dieser Schaltung z. B. auch weitere Vorgänge auslösen, wenn man die vom Transverter 6 erzeugte Wechselspannung zur Steuerung dieser Vorgänge ausnutzt.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Überwachung der Funktion einer Niederspannungs-Regelschaltung, die eine Größe wie z. B. die Kollektor-Emitter-Spannung eines Regeltransistors auswertet, die zu erkennen gibt, ob ein vorbestimmter Bereich eingehalten wird, und bei Überschreitung dieses Bereiches einen Indikator ein- oder ausschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die auszuwertende Größe am Eingang eines steuerbaren selbstschwingenden Transverters liegt, an welchen ein Indikator, vorzugsweise eine Glimmlampe oder ein anderer zu beeinflussender Teil angeschlossen ist und bei Über- bzw. Unterschreitung ein- bzw. ausgeschaltet wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Spannungsteiler eine einstellbare Vergleichsspannung erzeugt ist; die etwa so groß ist wie der Mindest- bzw. Höchstwert der zu überwachenden Spannung.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung für den Transverter von mehreren Stromkreisen gleichzeitig beeinflußt wird und damit die Schaltungsanordnung zur Überwachung mehrerer Vorgänge dient.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Überwachung des Überschreitens oder Unterschreitens vorbestimmter Meßwerte angewendet wird und vorzugsweise Steuervorgänge zur Sortierung oder Änderung der Werte (Abgleich) auslöst. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1058 104, 1084 820, 1119 986.