Überwachungseinrichtung zum Beststellen einer bestimmten Abweichung
von einem Spannungs- und/oder Stronsollwert Die Erfindung betrifft Überwachungseinrichtungen
zum Fest-
stellen einer bestimmten Abweichung von einem Spannungs-und/oder
Stroneollwert mit einem spannungs- und/oder stromabhängigen Füh7.glied und
einer Auswerteeinrichtung, der die im Fühlglied abhängig
von den zu überwachenden Spannungs-und/oder Stromwerten erzeugten,
unterschiedlichen Messgrössen zugeführt werden.
Bei einer Vielmahl
von elektrischen Anlagen sind Einrichtungen zum Überwachen von Spannungs-
und Stromwerten vorge-
sehen, die bei Abweichung des Istwertes
vom Sollwert um ei-
nen bestimmten Betrag ansprechen
und dabei entweder eine
Störanzeige betätigen oder einen anderen Schaltzustand
in der Anlage herbeiführen. So soll beiapieisweise in Stronversorgungsanlagen
dos '-@.senbahnsiaherungewesens die Batteriespeisung nach dem Unterschreiten
eines bestimmten Spannungswertes von der Anlage abgeschaltet werden.
oder die Ladung der Batterie nach dem ureichen eines bestimmten
Spanntmgawertea auf die verminderte Erhaltungsladung umgeschaltet werden.
Auch bei der Überwachung der Lichtsignale in der
Eisenbahneignaltsehnik
worden Einrichtungen benötigt, die bei Abweichung des Sigaallampenstroses
vom Sollwert (Betriebastrom) um einen bestimmten Betrag eine
Störanzeige auslösen müssen. Besondere im Bieenbahneicherungswesen
wird
von solähen überwaohungseinriohtungen eine hohe Funktionstüchtigkeit
verlangt, da Störungen in der elektrischen Stell-
werksanlage,
die nicht reohtseitig erkannt werden, sich betriebsgefährdend auf den
Zugbetrieb, insbesondere auf
die Personenbeförderung
auswirken können.Monitoring means for Beststellen a certain deviation from a voltage and / or Stronsollwert The invention relates to monitoring devices for the fixed filters of a certain deviation from a voltage and / or Stroneollwert with a voltage and / or current-dependent Füh7.glied and an evaluation device, which produced depending on the sensing member from the monitored voltage and / or current values, different measured variables are supplied. In a Vielmahl of electrical equipment devices are see superiors to monitor voltage and current values, responsive in deviation of the actual value from the setpoint by a certain amount and actuate either a fault indication or cause another switching state in the plant. So to beiapieisweise in Stronversorgungsanlagen dos' - @ senbahnsiaherungewesens the battery power after falling below a certain voltage value are turned off by the system.. or the charge of the battery can be switched to the reduced trickle charge after a certain voltage level has been reached. In the monitoring of the light signals in the railway signaling system, devices are also required which have to trigger a fault display if the signal lamp current deviates from the setpoint (operating current) by a certain amount. Special in Bieenbahneicherungswesen will require high functionality of solähen überwaohungseinriohtungen because faults factory plant in the electrical gillnets, which are not recognized reohtseitig, can operate hazardous impact on train operations, in particular passenger transport.
Na sind bereits Überwachungseinriohtuagen bekannt, die
das über.- und/oder Unterschreiten einen Sollwertes anzeigen. So wird
bei einen bekannten SpannungwRohter (DPS 1 060 043) zum Feststellen einer
bestimmten Abwriohung des Spannungswertes von einen ßpeanungssollwert
un-
ter Verwendung einer widerstandstessbrüokensohaltudg mit
mindestens einem spannuaga- und/oder stromabIaängigen Widerstand zur Spannungsüberwachung
von mehreren galvanisch
voneinander getrennten Spannungsquellen
auf über- oder Unterschreiten des Sollwertes jede Spannun#gsquelle
mit einer Widerstandsbrückensohaltung verbunden. Die Ausgän-
ge
dieser Brückenschaltungen sind hierbei jeweils über untereinander
parallel geschaltete Sperrgleichriohterschaltungen mit dem Indikator
verbunden. In einer weiteren bekannten Überwachungseinrichtung
für Weehselstromkreise mit veränderlicher Betriebsspannung für H3.senbahasicherungsanlagen
(DPS 1 131 256) wird diese überwaohuagseinriohtung über einen
Stromwandler gespeist. Hierbei besitzt
der Stromwandler
einen gern aus einen weiaimagnetisahen Material, dessen Permeabilität
bis zu einen Grenswert der Beldst'erke möglichst klein ist
und bei überschreiten die-
ses Grenzwertes innerhalb einen
relativ engen Yeldatärkebereiches steil auf ihren Maximalwort ansteigt.
Der Stromwandler sowie die überwaohungseinrichtuag sind
so benennen, dass bei der niedrigsten Betriebsspannung der primäre
Betriebsstrom den Kern bis in den Bereich des steilen Anstieges
der Permeabilität magnetisiert und die an die Sekundärseite
des Stromwandlers angeschlossene überwaohungseinrichtung gerade anspricht.
Um Abweichungen von dem Sollwert in beiden Richtungen
erfassen zu können, wird bei dieser über-
waohungseinrichtung
ein :weiter Stromwandler mit densel-
ben Kernmaterial verwendet.
Die Frinärwicklung dieses
Wandlers ist mit der des ersten Wandlers
in Reihe, und
dessen Bekundärwiaklung mit der des ersten ,Wandlers
Segeneinander geschaltet. Das Verhältnis der Windungszahlen und/oder
der Kernquerschnitte der beiden Wandler ist so benesnen# dass
das Perteabilitäts-Maximum in Kern des
ersten Wandlers
etwa dann erreicht wird, wenn im Kern des
zweiten
Wandlers der Permeabilitätsanstieg einsetzt. Die-
se bekannten
Six richtungen haben jedoch den Nachteil, dass sie in wesentlichen
nur zum Überwachen von Wechselspannungen oder Wechselströmen verwendet
werden können. Darüber
hinaus können Fehler an Bauelementen innerhalb
dieser bekannten Einrichtungen 6u Meldungen führen, die besonders
in Eisenbahasicher-,sanlagen
zu betriebsgefährdenden ßahaltvorgängen führen können. Die Erfindung vermeidet
die Nachteile der bekannten Ninrichtungen, indem Fehler an
den Bauelesenten innerhalb der Überwachungsschaltung sofort erkannt
werden. Weiterhin können mit der Erfindung die zu überwachenden Spannungs-
und/oder Stromwerte aus Gleichstrom- oder Weahseistromversorgungen erzeugt
werden. DIAS geschieht erfindÜügsgemäee dadurch, dass die Auswerteeinrichtungen
aus einer. selektiven Verstärker mit einer nachgeschalteten Anseigeeinriehtumg
und einem vorgeschalteten dauernd schwingenden Ossillator bestehen, dessen
Frequenz entsprechend der aus dem Fühlglied gelieferten Messgrössen
um eine bestimmte, dem selektiven Verstärker zugeordnete Wennfrequenz
verändert wird. Um die Überwachungseinrichtung universell verwenden 6u können wird
nach der Erfindung zum Einstellen des Überwaohungsbereiohes die Selektivität
des Verstärkers veränderbar gemacht. Nach einem weiteren Merkmal
der Er-findung sind der Ausgangrstrosbceis des selektiven
Verstärkers und der Eingangskreis der Anseigeeinriohtung durch
ei-
nen Wandler galvanisch getrennt, um das Ansprechen der An-
seigevorriahtung
sicherer gegen Fehler in der Überwachungseinrichtung zu machen.
Die Erfindung sei beispielsweise an Hand der Figuren
1
bis 3 näher erläutert. In den Figuren sind nur
die Teile
der Überwachungseinrichtung dargestellt, die zum
Verständ-
nis der Erfindung erforderlich sind.
Die Fig.
1 zeigt beispielsweise einen Stromkreis mit dem
Verbraucherwiderstand
R, der von dem Strom J durchflossen wird. An dem Stromkreis liegt
die Speisespannung ü an. In
diesem Stromkreis soll die Abweichung
des Stromes J von
einem bestimmten Sollwert überwacht
werden. Zu diesem Zweck ist in den Stromkreis ein Fühler
1 in Reihe mit dem Vor. braucherwiderst and R eingeschaltet. Dieser
Fühler kann im
einfachsten Fall aus einem oherschen Widerstand
bestehen.
Der Spannungsabfall an diesem Widerstand wird nun
dem Ossillator 2 zugeführt. Die Frequenz dieses Ossillators
wird abhängig von den aus dem Fühler gelieferten Messgrössen verädert.
Je nach der verwendeten Stromart in den zu Überwaohenden Stromkreisen
kann die gelieferte Messgrösse als
ein veränderlicher Gleichstromwert
oder als gleichgerichteter Wechselstrom einem die Frequenz des Oszillators
verändernden Bauteil zugeführt werden. Dieses Hauteil kann in
an
sich bekannter weise aus einer Kapazitätsdiode bestehen.
Ebenso
gut kann. die gleichstromabhängige Frequensänderung durch die Induktivität
einer vormagnetisierten Drossel Sesteuert werden. Die Schaltung
des Ossillators 2 wird so
vorgenommene dass beiz Auswerten
des zu überwachenden Stro-
mes die aus dem Fühlglied
gelieferte Messgrösse den Ossillator auf der Wennfrequens to
schwingen lässt. Diese Prequeas wird einem Selektivverstärker
3 sugetWhrt, der auf diese Frequenz abgestimmt ist. Nach Durchlaufen
der Frequenz durch diesen Verstärker wird eine naohgbsohaltete
Anseigeeinriohtungen 4 zum Ansprechen gebracht.
Bei jeder
Abweichung des zu überwachenden Stromes J von
seinem Sollwert verindert
die nahelau proportional zu der
Abweichung des Stromes vom Sollwert
in Fühlglied erzeug-
te Messgrösse die Frequenz des Oszillators
2, beispiels-
weise in der Fig. 2 von der Nennfrequenz to
nach den Frequenzen f1 bzw. 12. Hierbei ändert sich jedoch
abhängig
von der unterschiedlichen Frequenz f die Verstärkung des
Selektivverstärkers
entsprechend der in der Fig. 2 dar-
gestellten Kurve.
Die unterschiedliche Verstärkung sei
durch JR angedeutet. Schwingt
der Oszillator 2, Fig. 1,
auf der Nennfrequenz to, Fig.
2, so wird diese Frequenz
in dem Gelektivverstärker auf einen solchen
Fiert JR verstärkt, dass die am Ausgang des Verstärkers auftretende
Spannung
den Ansprechwert Ja der nachgeschalteten Anzeigeeinrichtung übersteigt.
Das in der Anseigeeinrichtung befindliche Bauelement, z.8.
ein Relais, spricht an. Weicht jetzt der Betriebsstrom J von dem
Sollwert ab, so
wird entsprechend die Oszillatorirequenz beispielsweise
auf die Frequenz f1 ver.-3ndert und am Ausgang des Selektivveretärkers
tritt jetzt durch die verminderte Verstärkung eine Spannung
auf, die unterhalb den @ibfallwertes Jb, Fig. 2, der Anseigeeinrichtun,
liegt. Das Relais in der An$eigeeinrichtung fällt ab und zeigt
hiermit die Abweichung des Betriebsstromes von dem Sollwert an.
Im
unteren Teil der Fig. 2 ist abhängig von der Selektivi-
tät
des Verstärkers der Betriebsbereich der Anzeigeeinriehtung dargestellt. Durch
die Eigenart des verwendeten Anzeigemittels sowie dessen baulicher
Toleranzen besteht
dieses Betriebsbereich aus einem Bereich B! in
dem das Anzeigemittel angezogen ist und den $u überwachenden
Bereich
des Sollwertes darstellt, und einem Bereich B', ausserhalb
dessen die Anzeigeeinriahtung die Abweichung des Betriebs-
stromes
vom zulässigen Sollwert anzeigt.
Je nachdem wie
gross der zulässige Sollwertbereich gewünscht wird, kann durch die
Veränderung der Selektivität des Verstärkers dieser Bereich variiert
werden. Wird beispielsweise die erfindungsgemässe Oberwaohungseinriohtung
zur Kontrolle der Batteriespannung einer Stromversorgung verwendet,
so kann abhängig von den geforderten Bedingungen beispielsweise
der Sollwertbereioh der Batteriespannung auf ± 5% bgw. ± 10%
festgelegt werden. Nach
Unter- oder Überschreitung dieses festgelegten I'lertes
gibt dann die Lberwaohungseinrichtung Störmeldung. Um die Anzeigeeinrichtung
unabhängig von StUrungen durch
die örtliche Batteriespeisung zu machen,
wird nach Fig. 3
zwischen den Ausgang des Selektivverstärkers
und den Ein-gang der Anzeigeeinrichtung ein '!Tandler Tr
geschaltet.
Diewer -.Tandler trennt beispielsweise die in
der Fig. 3 dargestellte letzte Verstärkerstufe des Selektivverstärkers
galvanisch von der nachgeschalteten Anseigeeinrichtung. Die Oszillatorfrequenz
wird hierbei über den Eingang e der Ba-sis eines Transistors
T sugefü.hrt# in ih= verstärkt und
Tiber den :'Tandler Tr
der Anseigevorriohtmg beispielsweise
dem Relais 41 galvanisch
getrennt sugefUhrt. Hierdurch wird verhindert, dass durch
einen Pehler, beispielsweise
durch die am Transistor
anliegende Gleiohapannung +Y-, ei-
ne Fehlanzeige bewirkt wird.
Die erfindungsgemässe Überwachungseinrichtung eignet sich
besondere
für die Überwachung der Signalstromkreise von Lichtsignalen in
Eisenbahnsignalanlagen, da weder der Leerlauf noch der Kurssahlussfall
w'Ihrend eines Stellvor4anges nachgebildet werden muss. Jede Störung
auch innerhalb der
Schaltung selbst wird sofort erkannte da
durch den dauernd sohwin,enden Ossillator die Überwaohuageeinriahtung
ähnlich dem Ruhestro=prinsip arbeitet. Nach den bisher
verwen-
deten Sohaltuagen und überwaehungseinriohtungen wurden
Feh-
ler erst beim nächsten Signal#Stellvorgang erfasst,
da hierbei erst wieder die Funktionstüchtigkeit der Schaltung
überprüft werden konnte. Na are already known Überwachungseinriohtuagen indicating the über.- and / or falls below a set point. Thus, in a known SpannungwRohter (DPS 1,060,043) for detecting a specific Abwriohung the voltage value of a ßpeanungssollwert un- ter using a widerstandstessbrüokensohaltudg with at least one spannuaga- and / or stromabIaängigen resistor for voltage monitoring of a plurality of galvanically separated power sources to exceed or Falling below the setpoint each voltage source is connected to a resistance bridge. The outputs of these bridge circuits are each connected to the indicator via blocking rectifier circuits connected in parallel with one another. In a further known monitoring device for alternating current circuits with variable operating voltage for underground safety systems (DPS 1 131 256), this monitoring device is fed via a current transformer . Here, the current transformer has a like rises steeply from a weiaimagnetisahen material whose permeability up to a Grenswert the Beldst'erke is as small as possible and on exceeding DIE ses limit value within a relatively narrow Yeldatärkebereiches to its maximum word. The current transformer and the monitoring device are named so that at the lowest operating voltage, the primary operating current magnetizes the core up to the area of the steep increase in permeability and the monitoring device connected to the secondary side of the current transformer just responds. To be able to detect deviations from the target value in both directions, in this exceeds a waohungseinrichtung: used further current transformer with densel- ben core material. The binary winding of this converter is connected in series with that of the first converter , and its Bekundärwiaklung with that of the first converter is connected in series. The ratio of the number of turns and / or the core cross sections of the two converters is that as benesnen # Perteabilitäts the maximum in the core of the first transducer is approximately attained when employing the permeability increase in the core of the second transducer. But have directions DIE se known Six disadvantage that they can be used in essentially only for monitoring of AC voltages or AC currents. In addition, faults in components within these known devices 6u can lead to messages which, particularly in railway safety systems, can lead to operationally endangering stopping processes. The invention avoids the disadvantages of the known devices by immediately recognizing errors in the components within the monitoring circuit. Furthermore, with the invention, the voltage and / or current values to be monitored can be generated from direct current or water power supplies. DIAS happens according to the invention in that the evaluation devices consist of one. selective amplifier with a downstream and an upstream Anseigeeinriehtumg continuously oscillating Ossillator exist whose frequency is changed according to the delivered from the sensing member measured variables to a specific, associated with the selective amplifier, when frequency. In order to be able to use the monitoring device universally, the selectivity of the amplifier is made variable according to the invention for setting the monitoring area. According to a further feature of the inven- tion the Ausgangrstrosbceis of the selective amplifier and the input circuit of the egg Anseigeeinriohtung by NEN converters are electrically isolated, to the response of the arrival seigevorriahtung safer against failures in the monitoring device to make. The invention is explained in more detail, for example, with reference to FIGS. 1 to 3. In the figures, only the parts of the monitoring device are shown which are necessary for the under- standing of the invention. Figs. 1, for example, shows a circuit with the load resistor R, which is traversed by the current J. The supply voltage applied to the circuit above to. In this circuit , the deviation of the current J from a specific setpoint is to be monitored. For this purpose there is a sensor 1 in series with the supply circuit in the circuit. consumer resistance and R switched on. In the simplest case, this sensor can consist of an oher resistance . The voltage drop across this resistor is now fed to the ossillator 2. The frequency of this ossillator is altered depending on the measured variables supplied by the probe. Depending on the type of current used in the circuits to be monitored, the measured variable supplied can be fed to a component that changes the frequency of the oscillator as a variable direct current value or as a rectified alternating current. This Hauteil can be made in a known per se, of a capacitance diode. Can just as well. the direct current-dependent frequency change can be controlled by the inductance of a premagnetized choke Sest. The circuit of the Ossillators 2 is so made that beiz evaluating the to be monitored Stro- the measured variable supplied from the sensing member mes the Ossillator on the Wennfrequens to swing leaves. This Prequeas sugetWhrt is a selective amplifier 3 which is tuned to this frequency. After the frequency has passed through this amplifier, a nearby display unit 4 is made to respond. Any deviation of the nahelau proportional erzeug- to the deviation of the current from the target value in sensing member th measurement size verindert the frequency of the oscillator 2 to be monitored current J from its desired value, beispiels- example in Fig. 2 from the nominal frequency to by the frequencies f1 or 12. However, this changes depending on the different frequency f the gain of the amplifier according to the selective DAR identified in FIG. 2, curve. The different gain is indicated by JR. If the oscillator 2, Fig. 1, oscillates at the nominal frequency to, Fig. 2, this frequency is amplified in the selective amplifier to such an Fiert JR that the voltage occurring at the output of the amplifier exceeds the response value Ja of the downstream display device. The component located in the display device, e.g. a relay, responds . If the operating current J now deviates from the nominal value , the oscillator frequency is changed accordingly, for example to the frequency f1, and a voltage now occurs at the output of the selective amplifier due to the reduced gain which is below the drop value Jb, Fig. 2, the display facility is located. The relay in the display device drops out and thus shows the deviation of the operating current from the setpoint. In the lower part of FIG. 2, the operating range of the display unit is shown as a function of the selectivity of the amplifier. Due to the nature of the display means used and its structural tolerances, this operating area consists of area B! in which the display means is attracted and shows the range of the setpoint to be monitored, and a range B 'outside which the display unit shows the deviation of the operating current from the permissible setpoint . Depending on how large the permissible setpoint range is desired, this range can be varied by changing the selectivity of the amplifier. If, for example, the monitoring device according to the invention is used to control the battery voltage of a power supply, then depending on the required conditions, for example, the setpoint range of the battery voltage can be set to ± 5% bgw. ± 10% can be set. After falling below or exceeding this specified value, the monitoring facility issues a fault report. To make the display device regardless of StUrungen by the local battery supply, is shown in FIG. 3 between the output of the selective amplifier and the inputs of the display device gear a '! Tandler Tr connected. Diewer -.Tandler separates, for example, in Fig. 3 shown last amplifier stage of the selective amplifier galvanically isolated from the downstream Anseigeeinrichtung. The oscillator frequency is here via the input e of the base of a transistor T in ih = amplified and via the: 'Tandler Tr der Anseigevorriohtmg, for example, the relay 41 is galvanically isolated . This ensures that caused by a Pehler, for example, by applied to the transistor Gleiohapannung + Y-, egg ne erroneous display is prevented. The inventive monitoring device is special for monitoring the signal circuits of light signals in railway signaling equipment, as neither idle nor Kurssahlussfall must be modeled w'Ihrend a Stellvor4anges. Any disturbance within the circuit itself is immediately recognized as by the continuous sohwin, end Ossillator the Überwaohuageeinriahtung similar to Ruhestro = prinsip works. After the used so far Sohaltuagen and überwaehungseinriohtungen fault were recorded ler only # the next signal actuating process since in this case the functionality of the circuit could only be checked again.