DE1512677C - Elektronische Uberwachungs Schaltung fur Alarmanlagen an Bord von Flugzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Überwachungsschaltung für Alarmanlagen an Bord von Flugzeugen mit einem Verstärker, auf dessen Eingang das zu überwachende Signal in Form eines periodischen, aperiodischen oder eines Gleichstromsignals gegeben wird, einer an den Ausgang des Verstärkers angeschlossenen Auswerteschaltung, · die das Äusgangssignal des Verstärkers auswertet, und einer an die Auswerteschaltung angeschlossenen Alarmschaltung, die Alarm gibt, wenn die Auswerteschaltung ein Über- oder Unterschreiten des zu überwachenden Signals über oder,unter einen vorgegebenen Grenzwert feststellt.

Es ist eine elektrische Überwachungsschaltung für Alarmanlagen bekannt, bei der in der Brücke einer Brückenschaltung ein polarisiertes Relais angeordnet ist. Auf dem einen Brückenzweig werden mittels zweier Brückenkontakte die Grenzwerte eingestellt, innerhalb derer die Überwachung erfolgen soll. Während des Passierens gleicher Widerstandswerte oder Wider-Standsverhältniswerte durch einen mechanisch verstellbaren Brückenkontakt wird auf dem anderen Brückenzweig der Alarm ausgelöst. Beide Brückenzweige sind unterteilt und die Teilwiderstände in Gegenschaltung

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miteinander verbunden, so daß beim Passieren der Nr. 51 215 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen

kritischen Stellen durch den verstellbaren Brücken- in Ost-Berlin).

kontakt sich die Stromrichtung im polarisierten Relaie Schließlich ist eine elektronische Überwach ungsumkehrt und dadurch eine Kontaktgabe durch das schaltung für Alarmanlagen-bekannt, bei der ein VerRelais erfolgt. Da der verstellbare Kontakt mechanisch 3 stärker das'zu überwachende Signal verstärkt und es betätigt werden muß, eignet sich diese bekannte Über- einem Ringdemodülator zuführt. Überschreitet das wachungsanlage nicht für den Einsatz an Bord von Ausgangssignal des Ringdemodulators einen vorgege-Flugzeugen,, da dort elektromechanische Bauelemente bene'n Wert, so steuert es einen ersten Schmitt-Trigger, möglichst vermieden werden. -Weiterhin erfolgt keine dessen Ausgahgssignal zu einem i?C-Kreis und einem Verstärkung des zu überwachenden Signals, vielmehr Ίο zweiten Schmitt-Trigger gelangt. Dieser zweite Schmittsind bereits relativ hohe Verstellkräfte am verstellbaren Trigger gibt ein verzögertes Steuersignal auf eine Brückenkontakt erforderlich, um diesen zu verschieben. Alarmeinrichtung. Diese elektronische Überwachungs-Elektrische Signale, die überwacht werden sollen, schaltung für Alarmanlagen kann nur für Wechselmüssen zunächst in mechanische Verstellungen umge- Stromsignale verwendet werden, nicht aber für Gleichwandelt werden, um den verstellbaren Kontakt ent- 15 Spannungssignale und periodische oder aperiodische sprechend den Signalen verschieben zu können. Eine Wechselspannungssignale.

solche Anordnung eignet sich also nicht für den Einsatz Es ist daher die Aufgabe, eine Überwachungsschal-

an Bord von Flugzeugen (deutsche Patentschrift tung für Alarmanlagen zu schaffen, bei der unabhängig

904 990). , von der Art des zu überwachenden Signals mittels ein-

Weiterhin ist eine elektromechanische Überwä- ao fächer Schaltmaßnahmen eine einwandfreie Alarmgabe

chungsschaltüng für Alarmanlagen bekannt, bei der in \ erfolgt.

Abhängigkeit von dem zu überwachenden Signal eine Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Ver-Steuerwalze mit mehreren Schleif segmenten in Drehung gleichsschaltung vorgesehen ist, auf die das zu überversetzt wird. Abhängig von« dem Drehwinkel der wachende Signal gegeben wird und die mit einem Pol SteuerwalzewerdenRelais gesteuert, über die ei η Motor 25 einer Bezugsspannungsquelle verbunden ist, daß die angetrieben wird, der seinerseits eine zweite Steuer- Vergleichsschaltung aus dem zu überwachenden Signal walze antreibt, deren einzelne Steuersegmente ver- und der Spannung der Bezugsspannüngsquelle eine schiedene Signalfolgen auf eine Alarmvorrichtung algebraische Summe bildet, die auf den Eingang des geben. Auf diese Weise kann die von der Älarmvorrich- Verstärkers geschaltet wird, daß der Verstärker, einen tung abgegebene Signalfrequenz als Maß für die An- 30 Rückkoppelungszweig aufweist, der das Ausgahgsnäherung der mit der ersten Steuerwalze gekoppelten signal auf den Eingang des Verstärkers rückkoppelt, Meßgröße an einen Grenzwert verändert werden. und daß an den Ausgang des Verstärkers ferner eine Auch hier erfolgt eine mechanische Abtastung, wobei Diode geschaltet ist, deren anderer Pol auf dem glei-. der Meßwert nicht in eine longitudinale Verschiebung chen Potential wie der andere Pol der Bezügsspaneines Brückenkontakts, sondern in eine dem Meßwert 35 hungsquelle gehalten ist.

entsprechende Verdrehung der Steüerwalze umgewän- Das zu überwachende Signal kann ein pulsierendes delt wird. Eine Überwachung elektrischer Signale Gleichspahhungssignal, ein periodisches" Wechselunterschiedlichster Form erfolgt auch hier nicht. Spannungssignal oder ein wiederholt auftretendes

Ferner ist eine Anlage zur Überwachung des Kraft- aperiodisches Wechselspannungssigrial sein, wie z.B.

stoffflusses in einer Leitung bekannt, bei der die Kapa- 40 ein sinusförmiges Signal, ein Sägezahn-Signal oder eine

zität eines Kondensators dielektrisch oder durch Impulsreihe. Es können Signale mit einer Amplitude

druckabhängige Änderung des Plattenabstandes in- von einigen Millivolt bis zu einigen Volt überwacht

folge des sich ändernden Kraftstoffflusses in der Lei- , werden. Damit ist eine vielseitige Verwendbarkeit der

tung verändert wird (Patentschrift Nr. 23 337 des Überwachungsschaltung gegeben.

Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in Ost-Berlin). 45 Die Schaltung ist aber auch unempfindlich gegen

Bei einer bekannten Schaltung zur Überwachung äußere Störungen. Sie ermöglicht eine genaue Einvon Grenzwerten einer Wechselspannung oder eines stellung der Auslöseschwellen und ein. Halten dieser Wechselstroms ist an die Sekundärseite eines Trans- Schwellwerte. Dabei ist sie aber relativ einfach im formators eine Meßanordnung für die Ableitung Aufbau., .,...,'.. zweier Spannungen verschiedener Polarität gelegt, 5° Vorzugsweise besteht der Rückkoppelungszweig aus wobei für die Begrenzung der einen Spannung eine einem zwischen den Ausgang und den einen Eingang Zenerdiode angeordnet ist, während die zweite Span- des Verstärkers geschalteten Widerstand, nung unbegrenzt bleibt. Daran schließt sich ein Man gelangt zu einer besonders zweckmäßigen Aus-Schmitt-Trigger an, der beim Erreichen der beiden werteschaltung, wenn diese zwei Kondensatoren aufGrenzwerte Impulse abgibt. Eine Überwachung von 55 weist, die mit je einem Anschluß an verschiedenen aperiodischen oder Gleichspannungssignalen ist mit Enden eines Widerstands mit ihren anderen Anschlüsdieser Schaltung nicht möglich (Patentschrift Nr. 50 458 sen an Masse liegen, wenn zwischen dem Widerstand des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost- und dem Verstärkerausgang eine Parallelschaltung aus Berlin). Bei einer Schaltung zur Überwachung eines - einer Diode.und einem Widerstand geschaltet ist und Verstärkers beaufschlagt die Ausgangsspannung eines 60 der eine Kondensator durch einen Schalter überbrück-Generators über einer Reihenschaltung von Antennen bar ist, dessen öffnungs- und Schließstellung von der und Zuleitungen einen Verstärker, dessen Ausgangs- Spannung am anderen Kondensator steuerbar ist. spannung über einen Schaltverstärker einer Warn- Vorzugsweise ist der Schalter ein Transistor, einrichtung zugeführt ist, wobei die Generatorfrequenz In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung weist außerhalb der normalen Betriebsfrequenz des Ver- 65 die Auswerteschaltung einen Schwellwertdetektor auf, stärkers liegt. Die Alarmeinrichtung wird ausgelöst, der dem Widerstand nachgeschaltet ist und an dessen wenn das vom Generator kommende Eingangssignal Ausgang die Alarmschaltung geschaltet ist. nicht zum Schaltverstärker gelangt (Patentschrift Der Schwellwertdetektor ist zweckmäßigerweise ent-

weder eine Zenerdiode oder eine Reihenschaltung eines Feldeffekttransistors und eine Zenerdiode, bei der das Gate des Feldeffekttransistors mit dem Widerstand und der Drain des. Feldeffekttransistors mit der Basis eines Schalttransistors verbunden ist. An den Ausgang des Schwelhvertdetektors ist vorzugsweise eine Darlington-Schaltung geschaltet, die ihrerseits mit der Alarmschaltung verbunden ist. Die Darlington-Schaltung hält die Ladung auf dem durch den Schalter überbrück-, baren Kondensator, solange die Impulsfolge am Verstärkerausgang ansteht.

Die Überwachungsschaltung soll nun in einigen Ausführungsformen beschrieben werden: Von den Figuren zeigt

F i g. 1 eine bekannte Überwachungsschaltung für Alarmanlagen,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltung als Blockschaltbild,

Fi g. 3 ein detailliertes Schaltbild nach F i g. 2,

F i g. 4 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Verwendung als Analog-Digital-Wandler,

F i g. 5 eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Schaltung,

F i g. 6 eine weitere Abwandlung unter Verwendung eines Feldeffekttransistors,

F i g. 7 eine dritte Abwandlung mit einem Schwellwertdetektor und einer Relais-Schaltung zur Alarmgabe, ·

F i g. 8 eine graphische Darstellung der Signalformen, die.an wichtigen Punkten der Schaltungen nach F i g. 3, 5, 6 und 7 auftreten.

Die F i g. 1 zeigt eine bekannte Überwachungsschaltung für Alarmanlagen, die einen Verstärker 10 zur Verstärkung.des von einer Quelle 12 herkommenden, zu überwachenden Fehlersignals auf einige Volt enthält. Das Ausgangssignal des Verstärkers 10 wird einem Ringdemodulator 16 zugeführt. Das an seinem Ausgang 18 erscheinende Gleichspannungssignal steuert beim Überschreiten eines bestimmten Wertes einen ersten Schmitt-Trigger 20, dessen Ausgangssignal " auf den Eingang eines zweiten Schmitt-Triggers 27 und einen /?C-Kreis gelangt, der zwischen dem Eingang des zweiten Triggers und Masse liegt. Der zweite Schmitt-Trigger gibt ein verzögertes Steuersignal an eine Alarmeinrichtung 31 ab. Eine Torschaltung 33 liegt zwischen den Ausgängen 22 und 29 der beiden Schmitt-Trigger 20 bzw. 27 und enthält eine Anzahl von Widerständen und Dioden, die auf an sich bekannte Weise zusammengeschaltet sind und ein Kippen des zweiten Schmitt-Triggers 27 verhindern, sobald das dem Verstärker 10 zugeführte Fehlersignal unter einen vorgegebenen Schwellwert absinkt. Diese Schaltung erlaubt nur die Überwachung eines Wechselstromsignals.

Im folgenden werden für. gleiche Elemente die Bezugszeichen der F i g. 1 in die F i g. 2 übernommen.

Die in F i g. 2 gezeigte Überwachungsschaltung weist ein UND-Gatter 41 auf, das die algebraische Summe aus der von der Quelle 12 herkommenden Fehlersignalspannung Eg und einer von einer Gleichspannungsquelle 35 gelieferten Bezugsspannung Vn bildet. Der negative Pol der- Quelle 12 und der positive Pol der Quelle 35 liegen an Masse.

Von den Quellen 12 und 35 führen Leitungen 13 und 15 über Widerstände 37 bzw. 39 zu einem gemeinsamen Punkt 43, an dem sich eine Spannung aufbaut, die der algebraischen Summe aus der Fchlcrsignalspannung E_x und der Bc/.ugsspanmmg Vn entspricht. Diese resultierende Spannung gelangt auf den Eingang 48 eines Operationsverstärkers 45 bekannter Bauart.

Zu diesem Verstärker 45 gehört eine erste Gleichspannungsquelle 44, deren negativer Pol mit Masse und deren positiver Pol mit dem Verstärker verbunden . ist. Außerdem gehört zu ihm eine zweite Gleichspannungsquelle 46, deren positiver Pol mit Masse und deren negativer Pol mit dem Verstärker verbunden ist. Der Ausgang 47 des Verstärkers ist mit dem Eingang

ίο einer Verzögerungs- und Speicherschaltung 49 verbunden, deren Ausgang einen Schwellwert-Detektor 53 steuert, der seinerseits über eine Leitung 55 mit einer Alarm- oder Fehleranzeigeeinrichtung 57 verbunden ist. Die von der Quelle 12 herangeführte Fehlersignalspannung E_s kann aus einer impulsförmigen Gleichspannung oder aus einer sinusförmigen Wechselspannung mit abwechselnd negativer · oder positiver Polarität bestehen, wie es in der Kurve V der F i g. 8 dargestellt ist. Während bei positivem Fehlersignal eine

ao negative Bezugsspannung Vu angelegt wird, wird bei negativem Fehlersignal eine positive Bezugsspannung angelegt, d. h., es müssen alle Polaritäten umgekehrt werden.

Außer der am Punkt 43 anstehenden algebraischen Summenspannung gelangt auf den Eingang 48, des Operationsverstärkers auch ein rückgekoppeltes Signal. Die Rückkoppelung wird durch einen Widerstand 59 bewirkt, der zwischen dem Ausgang 47 des Verstärkers 45 und dem Schaltungspunkt 43 liegt. ·· Am Ausgang 47 liegt auch eine Diode 50 mit ihrer Kathode 51, während ihre Anode 52 mit Masse verbunden ist. Dadurch wird eine stets positive Rückkoppelung vom Ausgang 47 auf den Eingang 48 des Verstärkers 45 über den Widerstand 59 herbeigeführt.

Außerdem weist der Verstärker 45 einen zweiten Eingang 60 auf, der über einen Widerstand 62 an Masse liegt. Der positive Pol der Bezugsspannungsquelle 35 liegt ebenso wie die Anode 52 der Diode 50 an Masse und ist somit auch mit dem Verstärkerausgang 47 verbunden. Auf diese Weise wird ein bestimmter, minimaler, negativer Pegel am Verstärkerausgang 47 aufrechterhalten, der gleich dem Spannungsabfall über der Diode 50 ist.

F i g. 3 zeigt weiterhin eine Diode 61, deren Anode 63 mit dem Verstärkerausgang 47 und deren Kathode 65 über die Leitung 67 mit dem Eingang eines besonderen ΛC-Kreises 69 verbunden ist. Parallel zur Diode 61 liegt ein Widerstand 71. Diese Schaltung hat die Aufgabe, die vom Ausgang 47 kommende Impulsreihe ungehindert durchzulassen, da die Diode ja einen Stromfluß.in entgegengesetzter Richtung verhindert. Der Widerstand 71 bewirkt eine Verzögerung des Stromflusses aus dem ÄC-Kreis 69 nach der Leitung 47, dem Operationsverstärker 45 und nach Masse.

Der /?C-Kreis enthält drei getrennte und einstellbare Zeitkonstanten. Die Vorderflanke der auf die Diode 61 gelangenden positiven Impulse bewirkt die fast sofortige Aufladung eines Kondensators 73 in der Zeit von 7"j Sekunden. Der Belag 72 des Kondensators 73 ist über die Leitung 75 mit der Leitung 67 verbunden, über die er sich infolge der positiven Impulse positiv auflädt, während der Belag 74 über die Leitung 77 an Masse liegt und sich negativ auflädt.

Die Leitung 75 liegt an der Basis 83 eines pnp-Transistors 85. Die Leitung 67 ist über einen Widerstand 89 mit der Ausgangsleitung 54 verbunden, mit der über die Leitung 91 ein Belag 88 eines zweiten Kondensators 87, dessen anderer Belag 90 an Masse

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liegt, und der Emitter 97 eines Transistors 85 verbun- Wie bereits erwähnt, weist die Zener-Diode 105 eine

den sind, dessen Kollektor 99 wieder an Masse liegt. Durchbruchspannung auf, bei der ein Rückwärtsstrom

Die Aufgabe des /?C-Kreises 69 besteht darin, durch tu fließen beginnt, und das erfolgt, sobald die positive die über die Leitung 75 auf den Belag 72 gelangende Ladung auf dem Belag 88 des Kondensators 87 einen positive Ladung auch die Basis 83 des Transistors 85 5 bestimmten Wert erreicht hat. Dieser Strom fließt von positiv zu machen, um diesen normalerweise im nicht- der Leitung 54 über die Diode zur Leitung 111 und von leitenden Zustand zu halten. Außerdem erfolgt die Ent- da über den Widerstand 119 nach Masse! Dabei entladung des Kondensators 73 über den Widerstand 71 steht an der Basis 113 des npn-Transistors 115 eine in einer relativ langen Zeit von T₂ Sekunden, und so- positive Spannung, wodurch dieser leitend wird. Das lange die Ladeimpulse kontinuierlich über die Leitung io hat eine positive Spannungan der Basis 137 eines zwei-67 anfallen, bleibt die Basis 83 genügend positiv, um ten npn-Transistors 139 zur Folge, der zweite Tranden Transistor 85 im nichtleitenden Zustand zu halten. sistor 139 wird leitend. Die auf der Leitung 55 herr-Der Widerstand 71 steuert also die Entladung des sehende positive Spannung fällt rasch ab und setzt Kondensators 73, indem er eine, schnelle Entladung somit die Alarmeinrichtung 57 in Betrieb. . . verhindert, während die Diode 61 . die Ladung des 15 Die Darlington-Schaltung hat im wesentlichen die Kondensators 73 steuert, wenn die auf der Leitung 47 Aufgabe, die Ladung auf dem zweiten Kondensator 87 ankommenden positiven Impulse, eine schnelle Auf- so lange zu halten, wie auf der Leitung 67 die Impulsladung des Kondensators 73 herbeiführen, dessen Ent- reihe besteht. Nach dem Aufhören des anomalen ladung durch die Diode 61 verhindert wird. ' Wertes des Signals E₈ entlädt sich der zweite Konden-

Der zweite Kondensator 87 lädt sich über den Wider- 20 sator87 sofort über den Transistor 85, die positive

stand 89 in einer längeren Zeit als T₃ Sekunden auf: Spannung, die über die Zener-Diode 105 auf die' Basis

Die auf seinen Belag 88 gelangende positive Ladung 113 des Transistors 115 gelangt ist, hört auf, wodurch nimmt so lange zu, bis sie einen bestimmten Wert er-. die beiden Transistoren 115 und 119 wieder nicht-

reicht hat, bei dem die SchweUwerteinrichtung 53 leitend werden. Die Spannung auf der Leitung 55

wirksam wird durch die positive Spannung, die ihr 25 steigt ernept an, und die Alarmeinrichtung 57 tritt

von der Ladung des Kondensators 87 über die Leitung wieder außer Funktion.

54 zugeführt wird. Die positive Ladung auf dem Belag F i g. 4 zeigt einen Analog-Digital-Wandler, in dem

88 des Kondensators bleibt auf einer Höhe, die die je eine Schaltung wie nach F ig. 3 für jedes der drei

Schwell Werteinrichtung 53 so lange in Funktion hält, dort schematisch dargestellten Niveaus verwendet

bis sich der zweite Kondensator87, gesteuert vom 30 wird. Die den Elementen der Fig. 3 entsprechenden

Transistor 85, entlädt. , ■ ~ Elemente tragen die gleichen .Bezugszeichen mit den·

Der Transistor 85 wird leitend und ermöglicht somit zusätzlichen Indizes A, B, C. In der Schaltung nach die Entladung des zweiten Kondensators. 87, sobald F i g. 4 ist jeder der Kreise dazu bestimmt, ein Gleichder anomale Signalwert E_s, der die impulsreihe auf der strom- oder Wechselstromsignal mit hoher Genauig-Leitung 67 verursacht hat, verschwindet. Wenn die 35 keit in ein digitales Signal umzuwandeln. So ist z. B. Impulse auf der Leitung 67 aufhören, entlädt sich der die Spannungsquelle 35 Λ für eine relativ niedrige erste Kondensator 73 über den Widerstand 71 und den Spannung Vr₁, die Quelle 35B für eine etwas höhere ' Verstärker 45 nach Masse. Das Verschwinden der Spannung Vr₂ und die Quelle 35 C für eine noch höhere Ladung des Kondensators 73 macht den Transistor 85 Spannung Vr₃ vorgesehen. Die Alarm- oder Fehlerleitend, und der zweite Kondensator 87 entlädt sich 40 anzeigeeinrichtungen 57Λ, 57B, 57C werden also, bei über Emitter 97 und Kollektor 99 des Transistors nach verschiedenen, analogen und der Signalquelle 12 entMasse. . .. stammenden Spannungen ansprechen und diese analo-

Die Schwellwerteinrichtung 53 enthält eine Zener- gen Spannungen in digitale Werte umsetzen, die von

Diode 105, deren Kathode 107 mit der Eingangs- den Anzeigegeräten 57 A, 575, 57C digital angezeigt

klemme 54 verbunden ist, während ihre Anode 109 45 werden. . .

über die Leitung 111 zur Basis 113 eines npn-Tran- Selbstverständlich sind die drei in F i g. 4 gezeigten

sistors 115 führt und eine sogenannte Darlington- Kreise nur ein Beispiel; je nach vorliegender] Aufgabe

Schaltung bildet. Zwischen der Leitung 111 und Masse können auch mehr oder weniger Kreise verwendet

liegt ein Widerstand 119. Die Zener-Diode 105 weist werden. ..

einen Schwell- oder Durchbruchwert auf, oberhalb 50 In der Schaltung nach F ig. 5 entsprechen die

dessen ein Strom in der. normalerweise gesperrten Bezugszeichen denen nach den Fig. 2. und 3. Ein

Richtung zu fließen beginnt. Taktpulsgenerator 325 steuert einen Transistorschalter

Außerdem hat eine solche Diode in der Rückwärts- 302, durch den die Vergleichs- und Speicherschaltung

richtung eine konstante Spannungsschwelle, unterhalb 49 periodisch eingeschaltet wird und die eingegebenen

der sie nichtleitend und oberhalb der sie leitend ist und 55 Werte vergleicht. Der Ausgang der Signalquelle 12 ist

eine nahezu konstante Impedanz darstellt, solange sie über die Reihenschaltung der Widerstände 304 und 37

leitet. . mit der Eingangsleitung 43 des Operationsverstärkers

In dieser Darlington-Schaltung liegt der Transistor 45 verbunden. Der Emitter 307 eines pnp-Transistors 115 mit seinem Kollektor 125 an der positiven Klemme 302 liegt am Verbindungspunkt der beiden Widereiner Gleichspannungsquelle 129, deren negative 60 stände 304 und 37. Sein Kollektor 312 liegt an Masse, Klemme an Masse liegt.JSein Emitter 133 ist über einen und seine Basis 314 ist mit der negativen Klemme einer Widerstand 135 mit der Basis 137 eines zweiten npn- Gleichspannungsquelle 320 über einen Widerstand 318 Transistors 139 verbunden. Dieser zweite Transistor verbunden. Solange seine Basis negativ vorgespannt ist, enthält einen Kollektor 141, der über einen Widerstand ist der Transistor 302 leitend und schließt das von der 145 an der positiven Klemme der Gleichspannungs- 65 Quelle 12 kommende Signal E₈ nach Masse kurz, quelle 129 liegt, sein Emitter 150 ist mit Masse ver- Weiterhin ist die positive Klemme des Taktpulsbunden. Die Ausgangsleitüng 55 verbindet den Kollek- generators 325 über einen Widerstand 329 mit der tor 141 mit einer Alarmeinrichtung 57. ; ... Basis 314 des Transistors 302 verbunden, während ihre

' ~ ''"" ' ^; ; ■- ' \ ' ■ -309616/164

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negative Klemme an Masse liegt. Die aus dem Genera- liegt, deren negative Klemme mit Masse verbunden ist. tor 325 kommenden positiven Impulse sperren den Die Relaiswicklung 450 betätigt den Relaisanker 457, Transistor 302 während der Dauer eines jeden Im- sobald der Magnet erregt wird, und öffnet den Steuerpulses und setzen zugleich den übrigen Kreis in Funk- kreis für die Alarmeinheit 458. Sobald der Magnet enttion, um das aus der Quelle 12 stammende Signal E_s 5 regt wird, fällt der Anker ab, schließt den Stromkreis zu vergleichen. Demzufolge kann die Schaltung nach und setzt die aus der Gleichspannungsquelle 460 ge-F i g. 5 zweckmäßigerweise als Vergleichs- und Spei- speiste Alarmeinheit 458 in Funktion. Solange der cherschalt.ung in Verbindung mit einer Impulsquelle Feldeffekt-Transistor 400 leitend ist, ist der Transistor zum Steuern des Schalters 302 verwendet werden. 435 nichtleitend. Die Relaiswicklung 450 ist nicht

Eine andere Verwendungsmöglichkeit der Schaltung io erregt, und die Alarmeinheit 458 ist in Betrieb,
nach F i g. 5 ist die exakte Umwandlung von Gleich- Die Bezugsspannungsquelle 535 in der Ausführung Stromsignalen in breitenmodulierte Impulse. Dies nach den F i g. 6 und 7 unterscheidet sich von der kann sowohl durch die Verwendung der Bezugs- Eingangsspannungsquelle 35 dadurch, daß die positive Spannungsquelle 35 als Wechselspannungsgenerator Klemme 537 der Gleichspannungsquelle 535 über einen als auch der Signalquelle 12 als Gleichspannungsquelle 15 Widerstand 62 mit dem Eingang 60 des Operationseinstellbarer Amplitude erfolgen, wobei die positive Verstärkers 45 direkter verbunden ist als mit dessen Klemme am Widerstand 304 und die negative Klemme Eingang 48, während eine seiner negativen Klemmen an Masse liegen.. 538 an Masse liegt. Die Bezugsspannungsquelle 535

In der Schältung nach F i g. 6 tragen die Elemente enthält eine Gleichspannungsquelle 539, deren nega-

die gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden 20 tive ,Klemme an Masse liegt, ■ während die positive'

Elemente in % i g. 3. Jedoch ist in dem Schwellwert- Klemme über einen Widerstand 541 mit der Kathode

detektor 53 der Transistor 115 der Darlington-Schal- 545 einer Zener-Diode 547 verbunden ist. Die Anode

tung durch einen Feldeffekt- oder Unijunction-Tran- 549 der Zener-Diode liegt an Masse. Die.beiden Wider-

sistor 400 ersetzt. stände 551 und 553 bilden einen Spannungsteiler und

Der Feldeffekttransistor hat eine Kollektorelektrode 25 liegen in Reihe zwischen der Kathode 545 der Zener- 402, die über einen Widerstand 406 mit der positiven Diode und Masse. Der Verbindungspunkt der beiden Klemme einer Gleichspannungsquelle 129 verbunden Widerstände 551 und 553 liegt an der positiven ist, deren negative Klemme an Masse liegt. Seine Klemme 537. Die Durchbruchspannung der Zener-Emitter-Elektrode 410 liegt an der Kathode 412 einer Diode 547 liegt etwas unterhalb der Ausgangsspannung Zener-Diode 414, deren Anode 416 ebenfalls an Masse 30 der Quelle 539, und diese hat die Aufgabe, die Spanliegt. Schließlich ist die Gate-Elektrode 420 direkt mit nung am Punkt 537 zu bestimmen, und zwar dadurch, der Ausgangsleitung 54 des /?C-Kreises 69 verbunden daß diese Spannung durch den Spannungsteiler auf und über einen Widerstand 421 an Masse gelegt. Außer- einen geeigneten, bestimmten Wert reduziert wird,
dem ist die Kathode 412 der Zener-Diode 414 mit der Die Alarmeinheit nach F i g. 7 enthält einen weiteren positiven Klemme der Gleichspannungsquelle 129 über 35 npn-Transistor 600, dessen Basis 602 an der Ausgangseinen Widerstand 422 verbunden, wodurch der Strom leitung 55 der Schwellwertstufe 53 liegt. Sein Emitter der Quelle 129 über die Kathode der Diode nach 604 liegt an Masse, während der Kollektor 608 über Masse fließen kann. Die Kathode 412 der Diode 414 die Erregerspule 612 eines Relais 618 mit der positiven ist positiv vorgespannt, wodurch eine Bezugsspannung Klemme einer Spannungsquelle 616 verbunden ist, entsteht, die den Feldeffekt-Transistor 400 so lange 40 deren negative Klemme an Masse liegt,
gesperrt hält, wie die auf dem Belag 88 des Konden- Die Spule 612 des Relais schließt über eine unter sators befindliche positive Ladung unterhalb eines be- Federkraft stehende Ankerplatte 620 einen Ruhestimmten kritischen Wertes bleibt, kontakt 622, solange sie nicht erregt ist. Die Anker-

Sobald jedoch diese positive Ladung über den platte 620 ist außerdem mit der positiven Klemme einer

kritischen Wert. angestiegen ist, nimmt die positive 45 Quelle 627 verbunden, deren negative Klemme an

Spannung an der Gate-Elektrode 420 zu, bis der Tran- Masse liegt. Der feste Kontakt 622 ist mit der Alarm-

sistor 400 leitend wird. einheit 631 einer Alarmeinrichtung 57 verbunden. Die

Die Zener-Diode 414 besitzt eine bestimmte Durch- Wirkung der Alarmeinrichtung 57 besteht darin, daß

bruchspannung, die, sobald die Leitfähigkeit des Tran- während normaler Funktionsbedingungen eine Span-

sistors 400 groß genug geworden ist, das Abfließen des 5° nung an der Basis 602 des Transistors 600 gehalten

Stromes durch sie in Rückwärtsrichtung ermöglicht. wird, die diesen leitend macht. Die Spule 612 ist erregt

Dadurch wird der Transistor 400 von seinem Kollektor und die Ankerplatte 620 vom festen Kontakt 622 ge-

402 zu seinem Emitter 410 leitend. trennt, wodurch der Alarmkreis unterbrochen ist.

Die Tatsache, daß der Strom durch den Transistor Sobald ein Signal E_s mit anomalem Wert auftritt, fließt, führt zu einem Abfallen der positiven Spannung, 55 fällt die an der Basis des Transistors 600 liegende > die auf der mit dem Kollektor 402 verbundenen Lei- Spannung plötzlich ab und macht den Transistor tung 425 herrscht, und auch am Widerstand 427, der nichtleitend. Die Spule 612 wird entregt, und die mit der Basis 431 des npn-Transistors 435 verbunden Ankerplatte 620 schließt den Erregerkreis der Alarmist. Diese Basis ist außerdem über einen Widerstand 465 einheit 631. Dasselbe passiert, wenn in einer der mit der negativen Klemme einer Gleichspannungs- 60 Quellen 44,129, 535, 539 oder 612 ein Fehler auftritt, quelle 439 verbunden, deren positive Klemme an wodurch eine große Betriebssicherheit gewährleistet Masse liegt. Solange der Feldeffekt-Transistor 400 ist.

leitend ist, sperrt das Absinken der an der Basis 431 . Die Funktion der Überwachungsschaltungen nach des Transistors 435 liegenden positiven Spannung den F i g. 3, 5, 6 und 7 läßt sich an Hand der F i g. 8 diesen Transistor. Sein Emitter 445 liegt an Masse, 65 besser verstehen, die die Schwingungsformen an wichwährend sein Kollektor 443 mit der Wicklung eines tigen Schaltungspunkten zeigt.
Relais 450 verbunden ist, deren anderes Ende an der Das mit V bezeichnete Signal auf der Ausgangspositiven Klemme einer Gleichspannungsquelle 455 leitung 13 der Quelle 12 ist in der F i g. 8 beispielsweise

als sinusförmiges Wechselstromsignal mit unterschiedlicher Amplitude dargestellt, wobei längs der Zeitachse zweimal eine einem Fehler entsprechende und einmal eine dem richtigen Arbeitszustand entsprechende Amplitude dargestellt ist.

Der mit X bezeichnete Spannungswert in der F i g. 8 entspricht der aus den Quellen 35 (F i g. 3) oder 535 (F i g. 6 und 7) herangeführten Bezugsspannung Vr. Solange auf der Leitung 13 ein einem fehlerhaften Zustand entsprechendes Signal, d.h. ein anomales Signal erscheint, überschreiten die Halbwellen mit positiver Polarität die Bezugsspannung Vr, und die sich einstellende Ausgangsspannung wird über den Widerstand 59 zurückgekoppelt. Dadurch gerät der Verstärker ins Schwingen und erzeugt eine Impulsreihe V₁ mit positiver Spannung auf seiner Ausgangsleitung 47. (Weist aber das Signal E_s eine aber nicht zum Überschreiten der Bezugsspannung führende umgekehrte Polarität auf, so wird die Bezugsspannung mittels der Diode 50 derart angelegt, daß die Ausgangsspannung auf der Ausgangsleitung 47 auf einem bestimmten minimalen, negativen Pegel gehalten wird.)

Im Schwingungszustand liefert der Verstärker also an seinem Ausgang 47 eine Inipulsreihe mit positiver Spannung mit einer Wiederholungsfrequenz, die im allgemeinen der Frequenz des Fehlersignals E_s entspricht, und mit einer Breite, die der Amplitude des Signals E₃ proportional ist. Bei unserem Beispiel entspricht daher die Impulsfrequenz der Impulsreihe V₁ der Frequenz des Wechselstromsignals V.

Bei einer fehlerhaften Funktion des zu überwachenden Gerätes werden die auf die Leitung 47 gelangenden positiven Impulse V₁ über die Diode 61 der Vergleichsund Speicherschaltung 69 geleitet, wodurch positive Impulse V₂ mit sägezahnförmigen Spitzen auf der Leitung 67 entstehen. Die Vorderflanken dieser Impulse bewirken ein schnelles, fast augenblickliches Aufladen des ersten Kondensators 73 innerhalb einer Zeit VOnT₁ Sekunden, da durch das Aufprägen einer positiven Spannung auf die Basis 83 des Transistors 85 dieser im nichtleitenden Zustand gehalten wird. Die Entladungszeit T₂ des Kondensators ist größer als die Auflagezeit T₁.

Dabei dient die hohe Aufladegeschwindigkeit des ersten Kondensators 73 als eine Art Steuerschalter, der eine schnelle Unterbrechung des Entladekreises eines zweiten Kondensators 87 bewirkt. Die positive Impulsreihe V₂ wird über den Widerstand 89 an den Belag 88 des zweiten Kondensators 87 herangeführt und lädt diesen in einem Zeitraum von T₃ Sekunden mit einer viel kleineren Ladegeschwindigkeit auf, wie es die Kurve V₃ in der F i g. 8 zeigt. Die Ladespannung des Kondensators erscheint auf der Ausgangsleitung 54. Durch die schnelle Aufladung des ersten Kondensators 73 wird der Transistor 85 gesperrt, so daß der Entladekreis des zweiten Kondensators 87 sehr schnell unterbrochen wird. Die größere Entladezeit T₂ des ersten Kondensators bewirkt, daß — unter der Annahme einer kontinuierlichen Impulsfolge am Eingang des ersten Kondensators 73 — der Entladekreis des zweiten Kondensators durch die auf dem ersten Kondensator vorhandene Ladung offengehalten wird. Daher wird die Verzögerung beim Aufbau der zur positiven Spannung V₃ führenden Ladung durch den Widerstand 89 und den Kondensator 87 bestimmt. Die Spannung auf dem zweiten Kondensator 87 wächst an, bis sie den Ansprechpegel des Schwellwertdetektors 53 erreicht, ίο wodurch dieser in Funktion gesetzt wird und seinerseits mit den in F i g. 8 gezeigten Impulsen V₁ die Alarmeinrichtung 57 ansteuert. Es ist daher eine bestimmte Anzahl von Impulsen erforderlich, um den zweiten Kondensator 87 so weit aufzuladen, daß der Schwellwertdetektor 53 in Funktion gesetzt und damit die Alarmeinrichtung 57 angesteuert wird.

Sobald der Fehler behoben ist, nehmen die positiven Halbwellen des Wechselstromsignals Feine Amplitude an, die nicht mehr zu einem Überschreiten des Z-Wertes führt. Da jedoch die resultierende algebraische Summe am Punkt 43 weiterhin einen von der mit negativer Polarität anliegenden Bezugsspannung bestimmten Wert hat, wird die Ausgangsspannung auf der Leitung 47-durch die Diode infolge des.Spannungsabfalls über die Diode auf ein minimales, bestimmtes negatives Niveau begrenzt, solange während des normalen Betriebszustandes keine Ladeimpulse V₁ auf der Ausgangsleitung 47 auftreten. '. .

Bleibt jedoch die Impulsfolge V₂ am Eingang des ersten Kondensators aus, so entlädt sich dieser während T₂ Sekunden und bewirkt dadurch, daß der Transistor 85 den Entladestromkreis des zweiten Kondensators schließt. Die auf der Leitung 54 anstehende Spannung V₃ fällt sofort ab, und die Alarmeinrichtiing wird nicht mehr durch die Alarmimpulse V₄ angesteuert, i

Zum Schluß sollen zur besseren Übersicht die wichtigsten Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Schaltung aufgeführt werden:
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Verwendung als Analog-Digital-Wandler hoher Genauigkeit durch Parallelschaltung mehrerer gleicher Schaltungen;

Anzeigeeinrichtung für das Auftreten von Impulsen, die gegen Störungen weitgehend unempfindlich'ist;

Demodulator zum gleichzeitigen Anzeigen der Polarität und des Pegels eines Wechselstromausgangssignals;

' Vergleichsschaltung für bestimmte Werte, in Verbindung mit einem Vergleichsimpulse erzeugenden Generator, der zugleich einen Umschalter steuert, der den Vergleichs- und Speicherkreis periodisch einschaltet;

genauer Umwandler eines Gleichstromsignals in breitenmodulierte Impulse durch Bereitstellung einer Wechselspannung als Bezugsspannung und einer Gleichspannung als Eingangssignal.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Elektronische Überwachungsschaltung für Alarmanlagen an Bord von Flugzeugen mit einem Verstärker, auf dessen Eingang das zu überwachende Signal in Form eines periodischen, aperiodischen oder eines Gleichstromsignals gegeben wird, einer an den Ausgang des Verstärkers angeschlossenen Auswerteschaltung, die das Ausgangssignal des Verstärkers auswertet, und einer an die Auswerteschaltung angeschlossenen Alarmschaltung, die Alarm gibt, wenn die Auswerteschaltung ein Über- oder Unterschreiten des zu überwachenden Signals über oder unter_v einen vorgegebenen Grenzwert feststellt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsschaltung (15) vorgesehen ist, auf die das zu überwachende Signal gegeben wird und die mit einem Pol einer Bezugsspannungsquelle (35) verbunden ist, daß die Vergleichsschaltung (15) aus dem zu überwachenden Signal und der Spannung der Bezugsspannungsquelle (35) eine algebraische Summe bildet, die auf den Eingang des Verstärkers (45) geschaltet wird, daß der Verstärker (45) einen Rückkoppelungszweig (59) aufweist, der das Ausgangssignal auf den Eingang des Verstärkers rückkoppelt, und daß an den Ausgang des Verstärkers (45). ferner eine Diode (50) geschaltet ist, deren anderer Pol auf dem gleichen Potential wie der andere Pol der Bezugsspannungsquelle (35) gehalten ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rückkoppelungszweig ein Widerstand (59) geschaltet ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung Kondensatoren (73, 87) aufweist, die mit je einem Anschluß an verschiedenen Enden eines Widerstands (89) und mit ihren anderen Anschlüssen an Masse liegen, daß zwischen dem Widerstand (89) und dem Verstärkerausgang eine Parallelschaltung aus einer Diode (61) und einem Widerstand (71) geschaltet ist, daß der Kondensator (87) durch einen Schalter (85) überbrückbar ist, dessen öffnungs- und Schließstellung von der Spannung am Kondensator (73) steuerbar ist.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein Transistor (85) ist, dessen Basis am Kondensator (73) angeschlossen ist.

5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung einen Schwellwertdetektor (105) aufweist, der dem Widerstand nachgeschaltet ist und an dessen Ausgang die Alarmschaltung (57) geschaltet ist.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertdetektor eine Zenerdiode (105) ist.

7. Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Schwellwertdetektors eine Darlington-Schaltung geschaltet ist, die ihrerseits mit der Alarmschaltung (57) verbunden ist.

8. Schaltung nach Anspruch 7 und 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Darlington-Schaltung aus zwei Transistoren (115,139) gleichen Typs besteht, deren Kollektoren (185,141) mit der glei-

chen Potentialquelle (129) verbunden sind, wobei die Basis des ersten Transistors (115) mit dem Ausgang des Schwellwertdetektors (105) verbunden ist.

9. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertdetektor aus einer Reihenschaltung eines Feldeffekttransistors (400) und einer Zenerdiode (414) besteht, daß das Gate (420) des Feldeffekttransistors mit dem Widerstand (84) verbunden ist und daß der Drain (402) des Feldeffekttransistors mit der Basis eines Schalttransistors (435) verbunden ist.

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor (435) ein Relais (450, 457, 612) für die Alarmschaltung (458) steuert.

11. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß .ein Taktimpulsgenerator (325) vorgesehen ist, der über einen Steuerschalter (302) mit der Vergleichsschaltung verbunden ist.

12. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem analogen, zu überwachenden Signal mehrere aus dem Verstärker (45 A bis 45C) der Auswerteschaltung und der Alarmschaltung zusammengesetzte Zweige parallel geschaltet sind und daß die jedem Verstärker zugeordneten Bezugsspannungsquellen (35 A bis 35C) auf ver-

- schiedene Pegel, einstellbar sind. :

13. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannungsquelle (535) eine Zenerdiode (547), eine Gleichspannungsquelle (539) und zwei Widerstände (551, 553) aufweist, die parallel geschaltet sind, daß die Zenerspannung unterhalb der Spannung der Gleichspannungsquelle liegt und daß der Verbindungspunkt der beiden Widerstände (552, 553) mit einem Eingang des Verstärkers (45) verbunden ist.

14. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannungsquelle eine Wechselspannung liefert und das zu überwachende Signal ein Gleichstromsignal ist.