DE1673360C3

DE1673360C3 - Schaltungsanordnung zur elektronischen Drehzahlüberwachung

Info

Publication number: DE1673360C3
Application number: DE19671673360
Authority: DE
Inventors: David Dipl.-Ing. 6239 Eppstein Taus
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1967-05-09
Filing date: 1967-05-09
Publication date: 1974-08-01
Also published as: DE1673360A1; DE1673360B2

Description

stellbar ist, mit dem ersten Eingang (14) verbun- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

den ist und vom Ausgang (17) des UND-Gliedes ^a5 löst, daß ein drehzahlproporlionales Eingangssignal

eine Verbindung zum zweiten Eingang (18) der sowohl dem dynamischen Eingang einer monostabilen

bistabilen Kippstufe besteht. Kippstufe, deren Kippzeit nach Maßgabe des zu überwachenden Drehzdhlbereiches einstellbar ist, als auch dem negativen Eingang eines UND-Gliedes zugeführt

30 ist, daß ferner der nicht-ncgiertc Ausgang der monostabilen Kippstufe mit dem nicht-negierten Eingang des UND-Gliedes verbunden ist, daß außerdem der

Die Erfindung betrifft cine St jaltungsanordnung negierte Ausgang der monostabilen Kippstufe über

Zur elektronischen Drehzahiüberv achung mit Hilfe ein Verzögerungsglied, dessen Verzögerungszeit

drehzahlproportionaler Impulsreiht 11, bestehend aus 35 ebenfalls nach Maßgabe des zu überwachenden Dreh-

cinem UND-Glied mit negiertem Eingang, einer bi- Zahlbereiches einstellbar ist, mit dem ersten Eingang

stabilen Kippstufe, einer monostabilen Kippstufe mit oder dem zweiten Eingang der bistabilen Kippstufe

dynamischem Eingang und einem Verzögerungsglied. verbunden ist und vom Ausgang des UND-Gliedes

Bei zahlreichen Anwendungen von rotierenden eine Verbindung zum zweiten Eingang der bistabilen

Maschinen wird die Forderung erhoben, daß die 4" Kippstufe besteht.

Drehzahlen dieser Maschinen nur innerhalb eines en- Die mil der Erfindung erzielten Vorteile bestehen gen Bereiches veränderlich sein dürfen. Beispiels- insbesondere darin, daß mit nur zwei einfach einstellweise soll ein Signal zur Betätigung eines Schalters baren Zeilgliedern drehzahlproportionale Impulsreinur dann auftreten, wenn eine bestimmte Drehzahl heu so verarbeitet werden, daß beim Hochfahren einer erreicht wird und wieder verschwindet, wenn eine 45 Maschine erst von einer gewissen Drehzahl an am zweite Drehzahl in der Nähe der ersten Drehzahl Ausgang einer elektronischen Anordnung ein Signal überstrichen wird. ansteht, das auch dann noch bleibt, wenn die Drehzahl Es sind bereits Vorrichtungen zur Drehzahlüber- der Maschine anschließend um einen vorgegebenen wachung rotierender Maschinenteile bekannt, welche Betrag sinkt. Außerdem läßt sich die Anordnung die Aufgabe haben, bei Erreichen einer bestimmten 5° durch eine leicht vorzunehmende Umschaltung da-Drehzahl eine Absperrvorrichtung zu betätigen. So hingehend ändern, daß nur innerhalb eines vorgcgekennt man schon lange durch magnetische Kräfte quer benen Drehzahlbereichcs kein Signal am Ausgang der zu einer rotierenden Achse bewegliche Holzen, die elektronischen Anordnung ansteht, gleichgültig, ob bei Überschreiten einer Grenzdrehzahl durch Zentri- sich die Maschine von niedrigen zu hohen oder von fugalki'äfte aus ihrer Ruhestellung gedrückt werden 55 hohen zu niedrigen Drehzahlen bewegt. Ferner gibt und einen Schalter betätigen. Weiterhin ist eine Vor- die Anordnung ein eindeutiges Signal ab, wenn sie richtung zur Drehzahlüberwachung bekannt, bei der bei stehender Maschine eingeschaltet wird oder wenn auf der zu überwachenden Welle eine Schlitz- oder die zu messende Maschine schlagartig stehen bleibt, Lochscheibe und im Bereich der Schlitze und Locher obwohl dann keine Impulse zum Zeitvergleich vorbeiderseits ein Dauermagnet verschiedener Stärke 60 handen sind.

angeordnet sind, wobei der schwächere Magnet einen Neben den geringen und einfachen Mitteln zur Schaltanker beeinflußt (deutsche Auslegeschrift Überwachung bzw. Einstellbarkeit der Ansprech-und 1 109 427). Die genannten Vorrichtungen haben den Abfalldrehzahl besteht ein wesentlicher Vorteil in der Nachteil, daß sie nur eine kritische Drehzahl erfassen, Abgabe eines eindeutigen Signals sowohl bei ruhender bei der sie eine Schalthandlung vornehmen. Es ist bei *s Maschine als auch bei plötzlich stehenbleibender Maihnen nicht möglich, einen definierten Toleranzbe- schinc, obwohl dann keine Impulse mehr zum Zeitreich einzustellen, der für die Schalthandlung aus- vergleich vorhanden sind. Damit ist eine Funktionsfäschlaaeebend ist. higkeit bei plötzlichem Stillstand und eine eindeutige

Definition für den Ruhezustand gewährleistet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. J die elektronische Schaltung der Anordnung,

Fig. 2 die Impulsreihen an den einzelnen elektronischen Elementen bei Überdrehzahl («>«,),

Fig. 3 die Impulsreihen an den einzelnen elektronischen Elementen <m Hysteresebereich (n_l>n>n₁),

Fig. 4 die Impulsreihen an den einzelnen elektronischen Elementen bei Unterdrehzaiil (/i<n,),

Fig. 5 die Impulsreihen an den einzelnen elektronischen Flementen bei Stillstand (n = 0),

Fi g. 6 das Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe in Abhängigkeit von der Drehzahl.

Die Signalkanäle 1 und 2 sind im Punkt 3 miteinander verbunden (Fig 1). Der Kanal 1 ist dem dynamischen Eingang 4 der monostabilen Kippstufe S und der Kanal 2 dem negierten Eingang 6 des UND-Gliedes 7 zugeführt. Der nicht-negierte Eingang 8 des UND-Gliedes 7 ist mit dem nichi-negierten Ausgang 9 der monostabilen Kippstufe 5 gekoppelt, während von dem negierten Ausgang 10 sine Verbindung Zum Eingang des Verzögerungsgliedes 11 hergestellt ist. Vom Ausgang 12 des Verzögerungsgliedes 11 führt ein Signalkanal 13 zum Eingang 14 einer bistabilen Kippstufe IS und ein weiterer Signalkanal 16 verbindet den Ausgang 17 des UND-Gliedes 7 mit dem Eingang 18 der bistabilen Kippstufe 15.

Gemäß der Aufgabenstellung wird gefordert, daß hei zunehmender Drehzahl einer Maschine an der bistabilen Kippstufe 15 dann ein Signal ansteht, wenn eine bestimmte Drehzahl «,erreicht ist und daß dieses Signal auch bei abnehmender Drehzahl noch für einen bestimmten Drehzahlbereich n, bis /i,, der im folgenden Hysteresebereich genannt werden soll, ansteht. Nimmt man an, daß die Maschine hochgefahren wird, so tritt bei einer bestimmten Drehzahl /I₁ (Fig. 2a) der Fall ein, daß die Impulsdauer Δ:, des am Eingang 4 anstehenden Signals kleiner als eine vorgegebene Zeit i, wird, die in der monostabilen Kippstufe 5 eingestellt werden kann (Fig. 2b) Eine monostabile Kippstufe kippt bekanntlich durch einen äußeren Impuls für eine definierte Zeit aus ihrer stabilen Lage in eine instabile Lage, um nach dieser Zeit wieder selbständig in ihre stabile Lage zurückzufallen, in der sie bis zum nächsten Impuls verharrt. Da diese Zeit f, so gewählt ist, daß sie für /i>/i, gröikr als die am Eingang der monostabilen Kippstufe anstehende Impulsdauer At₁₁ ist, stehen für eine kurze Zeit /, — At₁₁ sowohl am Eingang 6 als auch am Eingang 8 des UND-Gliedes 7 und somit am Ausgang 17 (Fig. 2Π Impulse an. Es ist dies die Zeit, in der die Kippstufe 5 noch einen Impuls am Ausgang 9 abgibt, obwohl im Signalkanal 1 gerade eine Impulspause ist. Wird nun die Drehzahl der Maschine verringert, so nimmt die Dauer der Impulse am Eingang 4 zu. Von dem Zeitpunkt an, da die Impulsdauer des Eingangssignals gleich der in der monostahilen Kippstufe eingestellten Zeit ist, kann es nicht mehr vorkommen, daß im Signalkanal I gerade eine Impulspause herrscht und gleichzeitig am Ausgang 9 der Kippstufe ein Impuls vorhanden ist. Trotzdem verschwindet das Signal am Ausgang der bistabilen Kippschaltung nicht, da eine bistabile Kippschaltung zwei stabile Lagen besitzt, in denen sie beliebig lange Zeit verharren kann (Fig. 3). Das Signal verschwindet erst dann, wenn ein zweiter Impuls von außen die Kippschaltung erreicht. Dieser

ίο zweite Impuls tritt dann auf, wenn eine bestimmte Drehzahl n₂ unterschritten wird. In diesem Falle werden nämlich die Eingangsimpulse Au und Eingangsimpulspausen At₃ so groß, daß am Ausgang des Verzögerungsgliedes 11 ein Impuls anstehen kann

(Fig. 4d). Das Verzögerungsglied 11 verzögert nämlich die negierten Ausgangsimpulse At _A der monostabilen Kippstufe um eine Zeit t₂. Ist diese Zeit kleiner als die Dauer At_A der negierten Ausgangsimpulse der monostabilen Kippstufe, so wird für die Zeit At₄ — r₂

am Ausgang des Verzögerungsgliedes ein Impuls anstehen. Dieser Impuls bewirkt aber das Umkippen der bistabilen Kippstufe. Mi; dem Verzögerungsglied ist es demnach möglich, einen beliebigen Hysteresebereich einzustellen.

Im Stillstand der Maschine kann je nach Lage des Impulsgebers entweder ein Impuls am Eingang 1 anstehen oder nicht. Steht er an (F i g. 5 a, rechte Seite), so ist am Ausgang 9 kein Signal vorhanden (Fig. 5 g), weii die monostabile Kippstufe 5 nach r, in ihre stabile Lage zurückgekippt ist. Danach kann nach dem oben Gesagten am Ausgang des UND-Gliedes kein Signal anstehen.

Dagegen ybt das Verzögerungsglied bei Stillstand immer ein Signal ab (F i g. 5 d), weil stets das negierte Ausgangssignal am Ausgang 10 der Kippstufe 5 vorhanden ist (Fig. 5 c),welches von dem Verzögerungsglied um /, verschoben abgegeben wird. Steht am Eingang 4 kein Impuls an (Fig. 5a, linke Seite), so ist am Ausgang 10 der Kippstufe 5 dauernd ein Signal vorhanden. Damit gibt aber auch das Verzögerungsglied dauernd ein Signal ab Da kein zweiter Impuls eintrifft, verharrt die bistabiile Kippstufe in ihrer ursprünglichen Lage (Fig. 5g). Obwohl die eigentliche Funktionsweise der Anordnung darauf beruht, daß die ankommenden Impulslängen oder impulspausen mit den vorgegebenen Zeiten /, und /₂ verglichen werden, gibt sie auch dann Meldung über einen vorhandenen Zustand, wenn keine Impulse auftreten. Bleibt beispielsweise die zu überwachende Maschine im Betrieb schlagartig stehen, so erscheint spätestens nach der Zeit I₁ und t₂ das »Aus«-Signal am Ausgang 12 des Verzögerers 11.

Fühlt man die Ausgänge des UND-Gliedes 7 und des Ve./.ögerungsgliedes Ui gemeinsam einem Eingang der bistabilen Kippstufe ;;u, so erhält man am Ausgang der bistabilen Kippstufe sowohl bei o>n, als auch bei n<n₂ ein Signal, gleichgültig ob die rotierende Maschine sich von kleinen Drehzahlen zu grölten bewegt oder umgekehrt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

i 673 360

Allgemein bekannt ist es auch, mit monostabilen

Patentanspruch: Kippstufen und Logikbausteinen Impulse zu überwachen. Allerdings ist der Aufwand hierfür recht erheb-

Schaltungsanordnung zur elektronischen Dreh- lieh. Bekannt ist auch (deutsche Auslegeschrift

Zahlüberwachung mit Hilfe drehzahlproportiona- 5 1 239877), zur Drehzahlregelung eine Torschaltung

ler Impulsreihen, bestehend aus einem UND- bei bestimmten Bedingungen zu schließen und einen

Glied mit negiertem Eingang, einer bistabilen nachgeschalteten Speicher anzusteuern. Allerdings

Kippstufe, einer monostabilen Kippstufe mit dy- erfolgt eine Regelung durch zusätzliche Informatio-

namischem Eingang und einem Verzögerungs- nen von angeschalteten binären Geräten,

glied, dadurch gekennzeichnet, daß ein ^l0 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von

drehzahlproportionales Eingangssignal sowohl einem rotierenden Maschinenteil über ein,;n Geber

dem dynamischen Eingang (4) einer monostabilen gelieferten drehzahlproportionalen Impulsreihen

Kippstufe (S), deren Kippzeit nach Maßgabe des durch eine elektronische Vorrichtung so auszuwerten,

zu überwachenden Drehzahlbereiches einstellbar daß am Ausgang dieser Vorrichtung immer dann ein

ist, als auch dem negierten Eingang (6) eines ^l5 Signal für eine Schaithandlung ansteht, wenn eine

UND-Gliedes (7) zugeführt ist, daß ferner der vorgegebene Drehzahl n, erreicht ist und wenn an-

nicht-negierte Ausgang (9) der monostabilen schließend die Drehzahl η der Maschine sich inner-

Kippstufe (5) mit dem nicht-negierten Eingang (8) halb eines definierten Bereiches um n, bewegt. Au-

des UND-Gliedes (7) verbunden ist, daß außer- ßerdem soll dann, wenn eine zu überwachende

dem der negierte Ausgang (10) der monostabilen ²⁰ Maschine steht oder während des Ik-triet.es schlag-

Kippstufe (5) über ein Verzögerungsglied (11), artigzum Stehen kommt, eine eindeutige »Aus«-Mel-

dessen Verzögerungszeit ebenfalls nach Maßgabe dung erfolgen, obwohl keine Impulse mehr zum Aus-

des zu überwachenden Drehzahlberciches ein- messen zur Verfugung stehen,