DE1278889B

DE1278889B - Limit indicator for pulse-operated circuits

Info

Publication number: DE1278889B
Application number: DE1967S0108986
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Berthold Blaess; Claus Hermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-03-23
Filing date: 1967-03-23
Publication date: 1968-09-26

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Cl.:FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY Int. Cl .:

G08cG08c

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Deutsche Kl.: 74 b-8/05German class: 74 b-8/05

Nummer: 1278 889Number: 1278 889

Aktenzeichen: P 12 78 889.5-35 (S 108 986)File number: P 12 78 889.5-35 (S 108 986)

Anmeldetag: 23. März 1967 Filing date: March 23, 1967

Auslegetag: 26. September 1968Opening day: September 26, 1968

Die Erfindung betrifft einen Grenzwertmelder für impulsbetriebene Schaltungen, dem der Ausgangswert eines Meßumformers und eine Reihe von Impulsen, vorzugsweise von Rechteckimpulsen, zugeführt werden, die bei Zugehörigkeit des Meßwertes zu einem von durch einen Grenzwert definierten Wertebereichen des von einem Meßumformer gelieferten Signals zum Ausgang durchgeschaltet werden. Impulsbetriebene Schaltungen, bei denen die einzelnen Zustände an einer Meßstelle nicht durch statische Signale 1 oder 0, sondern durch Impulsreihen dargestellt sind, haben gegenüber statischen Schaltungen den Vorteil, daß sie eine größere Sicherheit gegen Fehler aufweisen, daß Signale in Form von Impulsreihen im Gegensatz zu statischen Signalen durch Ausfall von Bauelementen nicht vorgetäuscht werden können.The invention relates to a limit indicator for pulse-operated circuits, which the output value a measuring transducer and a series of pulses, preferably square pulses, are supplied, when the measured value belongs to one of the value ranges defined by a limit value of the signal supplied by a transducer can be switched through to the output. Impulse operated Circuits in which the individual states at a measuring point are not represented by static signals 1 or 0, but are represented by pulse series, have the advantage over static circuits, that they have a greater security against errors, as opposed to signals in the form of pulse trains static signals cannot be simulated by failure of components.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1168 295 ist eine Meldeschaltung bekannt, die Impulse abgibt, wenn das Analogsignal eines Meßumformers über oder unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt. Diese Meldeschaltung enthält einen von einem Meßwertgeber gesteuerten Schalter, der eine bistabile Kippstufe ansteuert, die ihrerseits mit einer Koinzidenz-UND-Sperrstufe verbunden ist. Dieser UND-Sperrstufe werden ferner Impulse zugeführt, die nur dann durchgeschaltet werden, wenn der Schalter und damit die Kippstufe in einer bestimmten Stellung ist.From the German Auslegeschrift 1168 295 a signaling circuit is known that emits pulses, when the analog signal of a transmitter is above or below a specified limit value. This signaling circuit contains a switch controlled by a transducer, which is a bistable Controls trigger stage, which in turn is connected to a coincidence AND blocking stage. This AND lock level pulses are also supplied, which are only switched through when the switch and so that the tilting stage is in a certain position.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Grenzwertmelder zu schaffen, der hinsichtlich seiner universellen Verwendbarkeit und seines einfachen Aufbaues gegenüber der bekannten Meldeschaltung verbessert ist. Er soll eine hohe Zuverlässigkeit und eine große Genauigkeit aufweisen und vielseitig anwendbar sein, d. h., er soll z. B. ohne weiteres in den Fällen einsetzbar sein, bei denen der Sollwertbereich der Meßspannung über oder unter dem eingestellten Grenzwert liegt oder bei denen Impulse abgegeben werden sollen, wenn der Meßwert innerhalb oder außerhalb des Sollwertbereiches liegt.The invention is based on the object of creating a limit indicator which, in terms of its universal usability and its simple structure compared to the known signaling circuit is improved. It should have high reliability and great accuracy and can be used in a variety of ways be, d. h., he should z. B. can easily be used in cases where the setpoint range the measuring voltage is above or below the set limit value or at which pulses are emitted should be used if the measured value lies within or outside the setpoint range.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben dadurch gelöst, daß ein Differenzverstärker vorgesehen ist, dessen einem Eingang der Meßwert und dessen anderem Eingang eine den Grenzwert bestimmende Referenzspannung zugeführt ist und daß in einem der beiden Eingänge ein Transistor liegt, der, von den Impulsen gesteuert, den Eingang periodisch an eine zweite Referenzspannung schaltet.According to the invention, these objects are achieved in that a differential amplifier is provided, one input of which is the measured value and the other input of which is a reference voltage which determines the limit value is fed and that in one of the two inputs there is a transistor, of the Impulse controlled, the input periodically switches to a second reference voltage.

Dadurch, daß die Impulse nur dann durchgeschaltet werden, wenn der Wert der Meßspannung innerhalb des eingestellten Sollwertbereiches liegt, wird erne große Sicherheit gegen Ausfall von Bauelementen erzielt. Wird nämlich der Grenzwert durch die Grenzwertmelder für impulsbetriebene SchaltungenBecause the pulses are only switched through when the value of the measuring voltage is within of the set target value range, there is great security against failure of components achieved. If the limit value is set by the limit monitor for pulse-operated Circuits

Anmelder:Applicant:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2Siemens Aktiengesellschaft, Berlin and Munich, 8000 Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Berthold Blaß,
Claus Hermann, 7500 KarlsruheNamed as inventor:
Dipl.-Ing. Berthold Pale,
Claus Hermann, 7500 Karlsruhe

Meßspannung über- bzw. unterschritten, so wird kein Impulssignal mehr abgegeben, und es wird ein gefährlicher Zustand der zu überwachenden Anlage ge-If the measured voltage is exceeded or not reached, no more pulse signals are emitted and a dangerous one becomes dangerous State of the system to be monitored

zo meldet. Der Ausfall eines Bauteiles löst zwar dieselbe Meldung aus, es besteht aber nicht die Gefahr, daß eine einwandfreie Arbeitsweise der Anlage vorgetäuscht wird, obwohl diese schon einen kritischen Zustand überschritten hat, wie dies dann der Fall sein könnte, wenn der Grenzwertmelder so geschaltet wäre, daß bei einem außerhalb der eingestellten Grenzen liegenden Meßwert Impulse durchgeschaltet würden.zo reports. The failure of a component triggers the same message, but there is no risk that flawless functioning of the system is simulated, although this is already a critical one Has exceeded the state, as could be the case if the limit indicator switched in this way would be that if the measured value lies outside the set limits, pulses would be switched through would.

Der neue Grenzwertmelder bietet außerdem den Vorteil, daß durch Verstellen der Referenzspannung der Grenzwert verändert werden kann. Ferner wird durch einfaches Umpolen von Meß- und Referenzspannung erreicht, daß einmal oberhalb des Grenzwertes und einmal unterhalb des Grenzwertes die Impulse durchgeschaltet werden und schließlich kann durch geeignete Wahl der zweiten Referenzspannung ein nach beiden Seiten abgeschlossener Wertebereich eingestellt werden, innerhalb dessen die Impulse durchgeschaltet werden. Dennoch sind nur zwei den Differenzverstärker bildende Transistoren und ein dritter Transistor, über den die Taktimpulse eingekoppelt werden, erforderlich.The new limit indicator also offers the advantage that by adjusting the reference voltage the limit value can be changed. Furthermore, by simply reversing the polarity of the measurement and reference voltage achieved that once above the limit value and once below the limit value the Pulses can be switched through and finally by suitable choice of the second reference voltage a value range closed on both sides can be set within which the pulses be switched through. However, there are only two transistors and a forming the differential amplifier third transistor, via which the clock pulses are coupled, required.

Für zahlreiche Zwecke, z. B. zur Abgabe einer Meldung, ist es erwünscht, dem Grenzwertmelder zwei den Wertebereichen entsprechende statische Signale entnehmen zu können. Es ist deshalb zweckmäßig, einen zweiten Ausgang, beispielsweise einen Relaisausgang, vorzusehen.
An Hand der Zeichnung, in der ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.For numerous purposes, e.g. B. to issue a message, it is desirable to be able to take two static signals corresponding to the value ranges from the limit monitor. It is therefore advisable to provide a second output, for example a relay output.
With reference to the drawing, in which a basic circuit diagram of an embodiment is shown, the invention and further advantages and additions are described and explained in more detail below.

809 618/31*809 618/31 *

Der Grenzwertmelder nach dem Ausführungsbeispiel enthält einen Differenzverstärker 1, "dem «ine Gxenzwertstufe 2, die beispielsweise im wesentlichen aus einem Schmitt-Trigger besteht, nachgeschaltet ist. Vom Ausgang A der Grenzwertstufe 2 wird eine impulsbetriebene Schaltung angesteuert. An die Eingänge U₁ und E₂ werden die Meßspannung bzw. ,eine Referenzspannung angeschlossen, dem Eingang E₃ wird eine in einem Taktgeber erzeugte Rechteckspannung zugeführt. Die Rechteckimpulse öffnen einen Transistor T, so daß die am Eingang E₂ anliegende Spannung während der Dauer eines Impulses gegen eine Spannung U kurzgeschlossen wird. Es sei angenommen, daß die Spannung an E₁ die Meßspannung und die an E₂ die konstante, den Grenzwert bestimmende Referenzspannung ist. Der Sollwert der Meßspannung sei kleiner als die Referenzspannung. Befindet sich die Meßspannung in diesem Sollwertbereich, so wird bei jedem Wegschalten der Referenzspannung der Differenzverstärker durch Null gesteuert, und die Grenzwertstufe 2 spricht an und gibt einen Ausgangsimpuls ab. Auf die Grenzwertstufe kann auch verzichtet werden, wenn der Differenzverstärker 1, beispielsweise durch -eine Rückkopplung, so empfindlich gemacht ist, daß er Kippverhalten zeigt. Steigt die Meßspannung über die Referenzspannung hinaus an, so schaltet die statische Ausgangsspannung der Grenzwertstufe 2 bem Nulldurchgang der Eingangsspannung des Differenzverstärkers 1 um und das Wegschalten der Referenzspannung durch die Eingangsimpulse hat keine Wirkung mehr auf das Ausgangssignal. Dieses ist dann ein statisches Eins- oder Null-Signal. Unterschreitet die Meßspannung wieder die Referenzspannung, so setzen die Ausgangsimpulse wieder ein.The limit indicator according to the exemplary embodiment contains a differential amplifier 1, "followed by a Gxenzwertstufe 2, which for example consists essentially of a Schmitt trigger. A pulse-operated circuit is controlled by the output A of the limit stage 2. To the inputs U ₁ and E _2, the measuring voltage and a reference voltage are connected to the input e ₃ is supplied with a square-wave voltage generated in a clock generator. open the rectangular pulses a transistor T, so that the voltage present at the input e ₂ voltage during the duration of a pulse to a voltage U shorted It is assumed that the voltage at E _{1 is} the measuring voltage and that at E _{2 is} the constant reference voltage that determines the limit value. The setpoint value of the measuring voltage is lower than the reference voltage Switching off the reference voltage of the differential amplifier controlled by zero, and the Limit level 2 responds and emits an output pulse. The limit value stage can also be dispensed with if the differential amplifier 1 is made so sensitive, for example by means of feedback, that it exhibits tilting behavior. If the measuring voltage rises above the reference voltage, the static output voltage of the limit value stage 2 switches over at the zero crossing of the input voltage of the differential amplifier 1 and the switching off of the reference voltage by the input pulses no longer has any effect on the output signal. This is then a static one or zero signal. If the measuring voltage falls below the reference voltage again, the output pulses start again.

Ist der Sollwert der Meßspannung größer als die Referenzspannung, so wird einfach die Meßspannung an die Klemme E₂ und die Referenzspannung an die Klemme JE₁ angeschlossen. Die Eäagangskapulse werden dann ebenfalls durehgescJialtefc, solange der Meßwert im eingestellten Sollwertbereich iiegt. Eine Rückwirkung auf den Meßumformer wird dureh Siebglieder R₁, C₁ bzw. A₂, C₂ unterdrückt Sollte es einmal ausnahmsweise erwünscht sein, daß die Impulse durchgeschaltet werden, wenn die Meßspannung außerhalb des Sollwertbereichs liegt, dann 'können einfach Meßspannung und Referenzspannung ,an den Klemmen!^ rand E₂ vertauscht werden. Außer dem durch die Referenzspannuog festgelegten Grenzwert kann ein zweiter Grenzwert mit der Spannung U am Emitter des Transistors T eingestellt -werden, iso daß ein nach beiden Seiten abgeschlossener Sollwertbereich eingestellt werden kann* In diesem Grenzwert geht allerdings die Temperatarabhängigkeit der Transistorrestspannung ein, so daß er nicht so genau definiert ist wie der erste Grenzwert.If the nominal value of the measuring voltage is greater than the reference voltage, the measuring voltage is simply connected to terminal E ₂ and the reference _{voltage to terminal JE 1} . The output pulses are then also scaled through as long as the measured value is in the set value range. A reaction on the measuring transducer is suppressed by filter elements R ₁ , C ₁ or A ₂ , C ₂ . at the terminals! ^ rand E _{2 can be} swapped. In addition to the limit value determined by the reference voltage, a second limit value can be set with the voltage U at the emitter of the transistor T , iso that a setpoint range closed on both sides can be set is not as precisely defined as the first limit value.

Das dargestellte Aiisführungsbeispiel ist für die Meßspannungen ausgelegt, die gegenüber der Spannung U positiv sind. Es ist jedoch oihne weiteres einzusehen, daß ein äquivalenter Grenzwertmelder auch für gegenüber der Spannung U aiegariye Spannungen geeignet ist; es ist Merzu lediglich motig, daß der mpn-Tiansistor T durch .einen pnp-Transistor ersetzt und der Übertrager so umgepolt wird, daß die Basis-Emitter-Strecke dieses Transistors mit negativen Im- 6g pulsen angesteuert wird.The illustrated example is designed for the measurement voltages that are positive with respect to the voltage U. However, it can be seen without further ado that an equivalent limit value indicator is also suitable for voltages aiegariye with respect to the voltage U; Merzu it is only motig that the mpn-Tiansistor T replaced by a pnp-transistor and the polarity of the transformer is reversed so that the base-emitter path of this transistor is driven with negative pulses.

Manchmal ist es erwünscht, außer dem dynamischen Impiilssignal auch ein statisches Signal zur Ver fügung zu haben. Dies kann bei einem kleinen Tastverhältnis der Ausgangsimpulse an einem Kondensator C₄ eines Integriergliedes A₄, C₄ abgegriffen werden, das ja, wie oben schon erwähnt, die statische Ausgangsspannung der Grenzwertsrufe bei Über- oder Unterschreiten des Grenzwertes umschaltet. Anstatt des i?C-Integriergliedes kann auch ein im Vergleich zur Impulsdauer träges Relais verwendet werden.Sometimes it is desirable to have a static signal available in addition to the dynamic pulse signal. With a small pulse duty factor of the output pulses, this can be _{tapped at a capacitor C 4 of} an integrator A ₄ , C ₄ , which, as already mentioned above, switches the static output voltage of the limit value calls when the limit value is exceeded or not reached. Instead of the i? C integrator, a relay that is slow compared to the pulse duration can also be used.

An Stelle der dargestellten Einkopplung der Eingangsimpulse mit dem Transistor T können diese auch mittels einer einfachen Transformator- oder kapazitiven Kopplung den Eingangsspannungen aufgeschaltet werden. Im Falle negativer Impulse sind die Verhältnisse den beschriebenen ähnlich. Im Falle positiver Impulse sind die Verhältnisse aber genau umgekehrt, d. h., die Impulse müssen der jeweils niedrigeren Spannung anfgeschältet werden. Je nachdem, ob der Sollwert über oder unter der Referenzspannung liegt, müssen die Impulse der Referenzspannung bzw. der Meßspannung zugeschaltet werden, wenn die Impulse bei innerhalb des SoIlwertebereiehs liegender Meßspannung durchgeschaltet werden sollen. Eine zweite Grenze des Soilwertebereiclis kann durch die Große der Eingangsimpulse festgelegt werden.Instead of the illustrated coupling of the input pulses with the transistor T , these can also be connected to the input voltages by means of a simple transformer or capacitive coupling. In the case of negative impulses, the conditions are similar to those described. In the case of positive impulses, however, the situation is exactly the opposite, ie the impulses must be connected to the lower voltage in each case. Depending on whether the target value is above or below the reference voltage, the pulses of the reference voltage or the measuring voltage must be switched on if the pulses are to be switched through when the measuring voltage is within the target value range. A second limit of the soil value range can be determined by the size of the input pulses.

Bei Grenzwertmeldem tritt häufig die unerwünschte Erscheinung auf, daß bei langsamem Überschreiten des Grenzwertes oder bei Schwankungen um den Grenzwert sich das Ausgangssignai in rascher Folge ändert, so daß auch die von diesem gesteuerten Stellglieder und Relais in rascher Folge ansprechen. Dies kann bei dem Ausfuhrungsbeispiel dadurch vermieden werden, daß won dem Ausgang auf den Eingang leine Rückkopplung unit einem Iffitegrierglied Vorgesehen ist. BeispielsweiseführtdieRückkopplung über einen Widerstand R₃ auf den Kondensator C₂ des dem Eingängig zugeordneten Siebgliedes. Diesem Eingang werde die Referenzspannung zugeführt. Die Meßspannung *werde dem Eingang E₁ zugeführt und habe einen Sollwert, 'der kleiner als (die Referenzspannung ist Solange sie im Sollwertebereich liegt, liefert der Ausgang des Grenzwertmelders positive Impulse, die am !Kondensator C₂ eine zusätzliche positive Spannung erzeugen. Überschreitet die Meßspannung die Summe der Referenzspannung und dieser Zusatzspannung, so bricht die Impulsreihe am Ausgang ab und am Kondensator C₂ liegt nur noch fdie Referenzspannung. Damit ist die Meßspaamiag eindeutig größer als die Spannung an dem der Referenzspannung zugeordneten Eingang des Differenzverstärkers. "Wird diese Spannung von der Meßspanmung ünferschriiHen, so tritt die Zusatzspannung am Kondensator C₁ wieder auf, und die Meßspannung ist eindeutig Meiner als die Summenspanniiing.In the case of limit value alarms, the undesirable phenomenon often occurs that when the limit value is slowly exceeded or when the limit value fluctuates, the output signal changes in rapid succession, so that the actuators and relays controlled by this also respond in rapid succession. In the exemplary embodiment, this can be avoided in that the output to the input is provided with a feedback unit of an Iffitegrier member. For example, the feedback leads via a resistor R ₃ to the capacitor C ₂ of the filter element assigned to the input. The reference voltage is fed to this input. The measurement voltage * is fed to input E ₁ and has a setpoint value that is smaller than (the reference voltage is as long as it is in the setpoint range, the output of the limit monitor delivers positive pulses that generate an additional positive voltage _{on the capacitor C 2} If the measurement voltage is the sum of the reference voltage and this additional voltage, the pulse series at the output breaks off and only the reference voltage is applied to the _{capacitor C 2} If the measuring voltage overshoots, the additional voltage appears again on the capacitor C ₁ , and the measuring voltage is clearly less than the total voltage.

Claims

Patent claims:

1. Limit monitor for pulse & driven circuits to which the initial value of a transducer and a series of pulses, preferably square pulses, can be fed, which can be switched to the output if the measured value belongs to one of the value ranges defined by a limit value of the signal supplied by a transmitter marked that a differential amplifier {1) TOr is seen, one input of which (E ₁ ' or E ₂ ) is the measured value and the other input

(E ₂ or E ₁ ) a reference voltage determining the limit value is supplied and that in one of the two inputs (E ₂ ') there is a transistor (T) which, controlled by the pulses, periodically connects the input (E ₂ ) to a second reference voltage (U) switches.

2. Limit indicator according to claim 1, characterized in that a second output (B) is provided which supplies two static signals corresponding to the value ranges.

3. Limit indicator according to claim 1 or 2, characterized in that the output pulses are delivered when the value of the input signal is within a set target value range lies.

4. Limit indicator according to one of claims 1 to 3, characterized in that a differential _{amplifier (1) is provided, one input (JS 1} 'or E ₂ ') of which the signal of the transducer and the other input (E ₂ or ao E ₁ ') a reference voltage which determines the limit value is supplied and that the pulse series is also applied to one of the two inputs (E ₂ ).

5. Limit indicator according to claim 3 or 4, characterized in that the input pulses are connected to the input with the higher input voltage with such polarity that the Sum of voltages falls below the voltage at the other input.

6. Limit indicator according to claim 5, characterized in that a transistor (T) is opened with the input pulses, which short-circuits the input voltage.

7. Limit indicator according to claim 3 or 4, characterized in that the input pulses are connected to the input with the lower input voltage and with such polarity that the sum of the voltages exceeds the voltage at the other input.

8. Limit indicator according to one of claims 3 to 7, characterized in that the Differential amplifier (1) shows tilting behavior.

9. Limit indicator according to one of claims 3 to 7, characterized in that the Differential amplifier (1) is followed by a limit value stage (2), for example a Schmitt trigger is.

10. Limit indicator according to one of claims 2 to 9, characterized in that the duty cycle of the output pulses is small and the output is connected to an integrating element, for example an integrator (R ₂ , C ₂ ) or a relay that is slow compared to the duration of the input pulses.

11. Limit indicator according to one of claims 1 to 10, characterized in that a feedback with an integrator (R _a , C ₂ ) is provided between the output and input, which changes the limit value in the sense that when the limit value is exceeded by the input voltage the limit value is shifted into the setpoint range.

12. Limit indicator according to one of claims 1 to 10 and 11, characterized in that the inputs filter elements (R ₁ , C ₁ or R ₂ , C ₂ ) are connected upstream and that the output (A) with a capacitor (C ₂ ) a filter element (R ₂ , C ₂ ) is connected via a resistor (R ₃ ) .

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1168 295,
571.

1 sheet of drawings