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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Signalisierung
von Spannungsgrenzwerten mittels eines Kippgliedes, dem eine Anzeigeeinrichtung
nachgeschaltet ist, dessen Eingang von einer Meßspannung gespeist wird und dessen
Ansprech- und Abfallwert voneinander verschieden sind.
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Derartige Schaltungsanordnungen werden unter anderem zur Meldung
von unzulässigen Betriebszuständen (Alarmzuständen) verwendet.
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Es sind bereits elektronische Schaltungsanordnungen für Meldeanlagen
mit einem von einem Meßwertfühler betätigten Anzeigeschalter, zumindest einem unter
Einwirkung dieses Schalters stehenden bistabilen Kippschalter sowie einem Signalgeber
bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 168 295). Nachteilig ist bei den bekannten Schaltungsanordnungen,
daß die Meldung eines Alarmzustandes erst beim Überschreiten des jeweiligen Grenzwertes
erfolgt.
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Wird eine Warnung vor Erreichen des Grenzwertes gewünscht, so ist
jeweils eine zweite derartige Schaltungsanordnung mit entsprechend gewähltem Grenzwert
vorzusehen. Dies bedeutet praktisch eine Verdoppelung des Aufwandes.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne einen derartig großen
Aufwand eine Schaltungsanordnung zu erstellen, von der nicht nur der jeweilige unzulässige
Betriebszustand gemeldet, sondern bereits vor Erreichen desselben eine Warnung gegeben
wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Einrichtung
zur Erzeugung von abwechselnd positiven und negativen Nadelimpulsen mit einer Höhe
größer als die Differenz zwischen Ansprech- und Abfallwert des Kippgliedes vorgesehen
ist und daß die Nadelimpulse der Meßspannung überlagert werden.
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Zur Signalisierung des Warnzustandes und des Alarmzustandes (unzulässiger
Betriebszustand) wird also die Hysterese des Kippgliedes ausgenutzt, dessen Ansprech-
und/oder Abfallwert zweckmäßigerweise einstellbar sind. Dadurch wird nur eine Schaltungsanordnung
zur Signalisierung von Grenzwerten mit lediglich einem Kippglied benötigt. Die zusätzlich
vorgesehene Einrichtung zur Erzeugung von Nadelimpulsen läßt sich vorteilhafterweise
für mehrere Kippglieder verwenden. Der Aufwand bei der Signalisierung mehrerer Grenzwerte
vermindert sich somit beträchtlich.
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Weiter ist günstig, daß infolge der Verwendung von abwechselnd positiven
und negativen Nadelimpulsen sich Störimpulse praktisch nicht auswirken können, da
deren etwaiger Einfluß sofort durch den nächsten Nadelimpuls entgegengesetzter Polarität
rückgängig gemacht wird. Die Frequenz des Rechteckgenerators und/oder die Zeitkonstante
nachgeschalteter Anzeige- oder Meldeeinrichtungen braucht dazu nur entsprechend
groß gewählt zu werden.
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Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bei entsprechend
niedriger Frequenz des Rechteckgenerators eine direkte optische Anzeige des Warn-
und Alarmzustandes (z. B. mittels einer Lampe), da sich die vom Kippglied abgegebenen
Signale stark voneinander unterscheiden.
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Es sei noch bemerkt, daß die Überlagerung eines Gleichstromes durch
eine Wechselstromkomponente zur Vermeidung von Hystereseerscheinungen bekannt ist
(deutsche Auslegeschrift 1010176). Die Amplitude der Wechselstromkomponente darf
dabei
nicht größer sein als der halbe Wert der Differenz zwischen Ansprech- und Abfallwert.
Im Falle der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird demgegenüber jedoch gerade
die Hysterese eines Kippgliedes ausgenutzt, um nicht nur einen, sondern zwei Grenzwerte
mit einem Kippglied zu signalisieren.
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Im folgenden soll die Erfindung an Hand des in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert werden, aus dem sich weitere Einzelheiten
und auch Vorteile ergeben. Dabei zeigt F i g. 1 eine Schaltungsanordnung, F i g.
2 a, 2 b, 2 c Impulsdiagramme für den normalen Betriebszustand (2 a), den Warnzustand
(2b) und den Alarmzustand (2 c).
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Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung zur Signalisierung
von Grenzwerten besteht aus einem Rechteckgenerator 1, dem ein Differenzierglied
2, 3 nachgeschaltet ist. In Reihe mit dem Widerstand 3 des Differenziergliedes 2,
3 und parallel zueinander liegen zwischen 3 und einer Bezugspotential führenden
Leitung 9 ein Kondensator 4 sowie die Meßspannung UM und der am Widerstand 3 abfallenden
abwechselnd positiven und negativen Nadelimpulse.
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Der Verbindungspunkt 10 von 2, 3 ist über eine Leitungll mit einer
Eingangsklemme eines Kippgliedes 7 verbunden. Die andere Eingangsklemme ist an die
Leitung 9 angeschlossen. Damit liegt am Eingang von 7 eine Spannung Us an, die sich
aus der Überlagerung der Meßspannung UM und der am Widerstand 3 abfallenden Nadelimpulse
ergibt. Der Rechteckgenerator 1 sowie das Differenzierglied 2, 3 sind so ausgelegt,
daß die Höhe der abwechselnd positiven und negativen Nadelimpulse größer ist als
die Differenz zwischen dem Ansprechwert Ust und dem Abfallwert U52 des Kippgliedes.
Am Ausgang des Kippgliedes 7 liegt die Spannung UA an, die einer Anzeigeeinrichtung
8 zugeführt wird. Die Zeitkonstante von 8 ist groß gegenüber der Frequenz des Rechteckgenerators
1. Das Kippglied 7 wird zweckmäßigerweise von einer stabilisierten Gleichspannung
gespeist, um Einflüsse der Versorgungsspannung auf den Ansprech- und Abfallwert
auszuschalten. Weiter ist es günstig, Ansprech- und Abfallwert gegenüber Temperaturschwankungen
zu stabilisieren.
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Betriebsmäßig ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
drei verschiedene, nachstehend an Hand der F i g. 2 erläuterte Zustände.
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F i g. 2 a, normaler Betriebszustand UM ist kleiner als der Abfallwert
Us2 des Kippgliedes 7. Sofern die positiven Nadelimpulse den Ansprechwert Ust von
7 erreichen, ergeben sich am Ausgang von 7 für UA lediglich Rechteckimpulse mit
sehr geringer Breite, da das Kippglied 7 von dem gleichen Nadelimpuls jeweils wieder
zurückgestellt wird. Die Anzeigeeinrichtung 8 zeigt somit praktisch Null an.
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F i g. 2 b, Warnzustand UM ist kleiner als der Ansprechwert U51 und
größer als der Abfallwert U52 des Kippgliedes 7. Infolge der Höhe der Nadelimpulse
überschreiten die positiven stets Us,, während die negativen stets Usn unterschreiten.
Jeder positive Nadelimpuls bringt daher das Kippglied 7 zum Ansprechen, und jeder
negative Nadelimpuls stellt es zurück. Am Ausgang
von 7 liegt damit
eine Rechteckspannung UA an, deren Breite vom Abstand der positiven und negativen
Impulse abhängt. Der Ausschlag der Anzeigeeinrichtung 8 hängt damit von diesem Abstand
ab, der zweckentsprechend gewählt wird.
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F i g. 2 c, Alarmzustand UM ist größer als der Ansprechwert Usi des
Kippgliedes 7. Sofern die negativen Nadelimpulse den Abfallwert Us2 von 7 erreichen,
ergeben sich am Ausgang von 7 für UA lediglich Rechtecklücken mit geringer Breite,
da die Rückstellung des Kippgliedes 7 vom gleichen Nadelimpuls wieder aufgehoben
wird.
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Die Anzeigeeinrichtung zeigt somit praktisch den maximalen Wert an.
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Die für die vorstehend beschriebenen drei Betriebszustände sich ergebenden
Ausgangsgrößen UA unterscheiden sich also stark voneinander, so daß sich für eine
Anzeigeeinrichtung 8 mit entsprechender Zeitkonstante sehr voneinander abweichende
und damit gut wahrnehmbare Ausschläge ergeben. Bei entsprechend niedriger Frequenz
des Rechteckgenerators 1 ist unter Ausnutzung der Signalform von UA eine optische
Anzeige mittels Lampe (an Stelle von 8) möglich. Im normalen Betriebszustand ist
die Lampe dunkel, im Warnzustand zeigt sie Flackerlicht, während sie bei Vorliegen
des Alarmzustandes ständig leuchtet.
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Die mit der Erfindung erzielten, vorstehend im Zusammenhang mit den
jeweiligen Maßnahmen bereits erläuterten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß
zur Signalisierung von zwei Grenzwerten einer überwachten Größe nur eine erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung benötigt wird.