DE1763618A1

DE1763618A1 - Fehlerdetektor fuer Doppelleitung oder zweiadriges Kabel

Info

Publication number: DE1763618A1
Application number: DE19681763618
Authority: DE
Inventors: Oues Michel Louis
Original assignee: Societe Industrielle de Liaisons Electriques SA
Current assignee: Societe Industrielle de Liaisons Electriques SA
Priority date: 1967-07-05
Filing date: 1968-07-04
Publication date: 1971-11-18
Also published as: GB1250766A; BE717582A; FR1537781A

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz Dr. Gertrud Hauser Dipl.-Ing. Gottfried Leiser Patentanwälte Telegramme! labyrinth München

Telefon: 83 15 10 Postscheckkonto: München 117078

8000 Munch.π 60, T & JllH 1968

Ernjbergerstrasse 1? 1 7R-3 6 Ί 8

Unser Zeichen S 2*123

SOCIETE D'ELECTRONIQUE ET D¹AUTOMATISME 31, Rue de la Baume, Paris / Prankreich

Fehlerdetektor für Doppelleitung oder zweiadriges

Kabel

Die Erfindung betrifft einen Detektor für Fehler, Unterbrechungen und Kurzschlüsse .an einer Doppelleitung oder einem zweiadrigen Kabel, welche bzw. welches im wesentlichen, Jedoch nicht ausschließlich zur übertragung von

Bu/Gr.

zweiseitigen

109847/Ö4S&

zweiseitigen telefonischen Mitteilungen bestimmt ist.

Bei zahlreichen technischen Anlagen, beispielsweise bei Gruben, Arbeitsorten und anderen Anlagen mit Hand und/oder Arbeitsgeräten, welche an voneinander verhältnismäßig entfernten Stellen oder Stationen angeordnet sind, ist es erwünscht, eine Telefonleitung oder ein zweiadriges Telefonkabel oder ein anderes zweiadriges Kabel zu verwenden, um eine Verbindung zum Signalisieren von Fehlern an eine Zentralstation zu gewährleisten, wobei diese Fehler durch Kurzschlüsse und/oder durch Unterbrechungen, dieser Leitung oder dieses Kabels hervorgerufen werden, und zwar sowohl durch Zufall als auch durch Handbetätigung (Kurzschlußunterbrecher oder Leitungstrennunterbrecher, welche auf die Leitung geschaltet und vom Betriebspersonal betätigt werden) oder auch automatisch (Detektoren für die Umgebungsbedingungen, welche beispielsweise auf übermäßige Temperaturerhöhungen, auf kritische Veränderungen der Atmosphäre und dergleichen ansprechen und gleichermaßen auf die Leitung oder das Kabel geschaltet oder mit diesen verbunden sind). In der Zentralstation oder am zentralen Apparat löst jeder Nachweis eines Fehlers dieser Art einen Alarm am Ort und/oder in der Entfernung und, wenn erforderlich, automatische Sicherungswirkungen in der Entfernung aus, beispielsweise Unterbrechungen der elektrischen Netzspannung für die

Geräte 109847/0495

Geräte,, welche an dieser Leitung oder an diesem Kabel aufgereiht sind.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Detektors für solche Fehler an einer Telefonleitung oder einem Telefonkabel, welches einen Teil einer Anlage der obengenannten Art bildet, wobei insbesondere in einfacher und zuverlässiger Weise die Betriebssicherheit einer solchen Anlage gewährleistet wird» .

Gemäß einem Merkmal der Erfindung weist dieser Detektor für Fehler in Form von Unterbrechungen und Kurzschlüssen an einer Doppelleitung oder einem zweiadrigen Kabel für schwache Ströme, beispielsweise für telefonische und ähnliche Zwecke, im wesentlichen eine abgeglichene Brückenschaltung in Art einer Wheatstonesehen Brücke auf, von welcher die Leitung oder das Kabel, das über seine charakteristische Impedanz oder im wesentlichen über diese geschlossen ist, einen der Schenkel bildet und deren eine Diagonale ' wenigstens einen Verstimmungsdetektor aufweist, dessen Erregung bei Verstimmung wenigstens ein Relais zur Auslösung eines Alarms und/oder einer Schutzmaßnahme für die Anlage steuert.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Amplitudenbegrenzer im Nebenschluß zwischen die Klemmen der Brücke geschaltet, in deren einen Schenkel die Doppelleitung 109847/0 495

leitung oder das zweiadrige Kabel geschaltet ist, um
die Spannung an den Klemmen dieser Leitung oder dieses
Kabels auf einen vom elektrischen Standpunkt maßgeblichen Sicherheitswert zu begrenzen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind, da diese Leitung oder dieses Kabel eine Telefonverbindung zwischen Apparaten oder Stationen bildet, die über deren bzw. dessen Länge verteilt sind, wobei Anrufe zwischen diesen Apparaten fc durch Kurbelinduktorströme vermittelt werden, die drei

anderen Schenkel der Brückenschaltung entkoppelt, um jede mögliche ungewollte Wirkung von Anruf- und Klingelströmen auf den Abgleich der Brücke zu vermeiden.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 eine Schaltskizze einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Brückenabgleichdetektor mit elektro- ■ mechanischen Relais arbeitet, und

Figur 2 eine Schaltskizze einer Ausführungsform der Erfindung , bei welcher der Brückenabgleichdetektor mit einer Kombination von elektronischen und elektromechanischen Relais arbeitet.

109847/0495

Aus diesen Beispielen lassen sich direkt alle Beispiele für die technische Ausführung ableiten, welche in den Rahmen der Erfindung fallen.

In den Figuren sind entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Figur 1 ist an den Klemmen I^ die zweiadrige Leitung dargestellt, welche an ihrer Anpassungsimpedanz 18 endet. Längs dieser Leitung können Telefonapparate angeschlossen sein, beispielsweise Kurbelinduktorgeräte (autogenerateurs), für welche als Beispiel zwei Ansehlußkästen 19 dargestellt sind. In jedem Anschlußkasten ist ein Druckknopf dargestellt, welcher in eingedrücktem Zustand die Leitung kurzschließt. Mit 20 ist ein Kurzschlußunterbrecher für die Leitung dargestellt, welcher durch Zug sowohl nach rechts als auch nach links betätigt werden kann. Mit 21 ist eine Stelle bezeichnet, an welcher der entsprechende Draht der Leitung ein Stromschlußelement enthält, welches eine Unterbrechung der Leitung von Hand oder automatisch hervorrufen kann, wie es eingangs erläutert wurde. Offensichtlich können so viele Kurzschlußunterbrecher oder Leitungsunterbrecher vorhanden sein wie erforderlich. Darüber hinaus kann man stets auf Fehlern beruhende Kurzschlüsse oder Unterbrechungen annehmen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung spricht unabhängig 109847/0495-

davon, welcher dieser Fälle eintritt, gleichmäßig an. '.

Um die Schaltskizzen zu vereinfachen, ist die Anordnung der Leitung und ihrer Unterbrechungs- und Kurζschlußorgane in Figur 2 an den Klemmen 14 nicht dargestellt.

Bei beiden Ausführungsformen sind zwei Anfänge von zweiadrigen Leitungen bei 16 und 17 dargestellt, wobei jeweils ein Draht an Masse liegt. Die Speisung dieser beiden Leitungen wird von einem Relais Rl gesteuert, welches bei seiner Erregung dieselben mit Wechselstrom speist, welcher beispielsweise vom öffentlichen Netz kommt. Es soll angenommen werden, daß beispielsweise die Leitung 16, wenn sie erregt wird, ein akustisches und/oder visuelles Alarmsignal an verschiedenen Stellen der Anlage auslöst, auf welche sich das beschriebene System bezieht, beispielsweise in der Zentralstation und an verschiedenen Stellen längs des Verlaufs der Telefonleitung l4. Es werde daher angenommen, daß die Leitung 17 eine Steuerleitung für elektrische Kontaktgeber ist, welche bei Anlegen einer Spannung an die Leitung sich öffnen, um die Stromzuführung zu unterbrechen, welche im übrigen durch Vorrichtungen und Geräte gesichert ist, die an verschiedenen Stellen der

Anlage 1098O/CK95

Anlage in der Umgebung der Telefonleitung l4 angeordnet sind. Diese Alarm- und Steuervorrichtungen sind in sich verständlich und ihre Darstellung in den Schaltskizzen wird daher nicht für nötig gehalten.

Die Telefonleitung l4 ist in" einen Schenkel einer abgeglichenen Widerstandsbrücke eingeschaltet, wenn die Leitung weder kurzgeschlossen noch unterbrochen ist. Die Schenkel dieser Brücke sind die folgenden: Widerstand 9, Widerstand 11, Widerstand Io und der Widerstand, welcher der Reihenschaltung aus dem Widerstand 12 und dem Widerstand der Telefonleitung entspricht, die zwischen den Klemmen. 1*4 verläuft. Eine Diagonale dieser Brücke, deren eines Ende vom Verbindungspunkt der Widerstände 11 und 10 und deren anderes Ende vom Verbindungspunkt des Widerstands 9 mit dem der genannten Reihenschaltung entsprechenden Widerstand gebildet wird, wird mit Gleichstrom gespeist, welcher von einem Zweiweg-Spannungsgleichrichter 5 an den Klemmen einer Sekundärwicklung 3 eines Speisetransformators 1 mit an Masse liegendem Magnetschirm kommt, dessen Primärwicklung beispielsweise am Öffentlichen Netz liegt. Beispielswelse hat die auf diese Diagonale der Brücke gegebene gleichgerichtete Spannung einen Wert in der Größenordnung von 20 V. Zwischen die Klemmen 14 sind Zenerdioden 13 geschaltet, welche mit dem Widerstand 12 die Begrenzung der auf die Telefonleitung gegebenen Spannung gewährleisten, oder genauer gesagt, die Begrenzung der Spannung an den Klemmen dieser Leitung hat

einen 109847/0495

einen inneren Sicherheitswert, beispielsweise einen Wert unterhalb 12 V für Grubenanlagen. Auf der Gleichstromseite der Klemmen des Gleichrichters befindet sich eine Schaltung zur Wellenglättung, welche aus einem Kondensator 6 und einer Zenerdiode 7 besteht, die parallel zwischen die Leiter geschaltet sind, welche zu den genannten Enden der Brückendiagonale führen.

_ Für einen Anruf von Apparat zu Apparat längs der Telefonleitung erreicht der Klingelstrom oder der Strom des Kurbelinduktors die Klemmen 14 und die oben geschilderte Begrenzerschaltung begrenzt auch die Amplitudenspitzen dieses zu der abgeglichenen Brücke fließenden Wechselstroms. Um darüber hinaus jede ungewollte Störung des Abgleichs auszuschalten, welche von den Spannungsänderungen an den Klemmen 14 infolge dieser Anrufe hervorgerufen werden könnten, 1st der Widerstand 10 durch einen Kondensator 35 mit geeignetem Wert entkoppelt und ein anderer Entkopplungs-

W kondensator 8 ist mit den Klemmen der Widerstände 9 und 11 verbunden und liegt zur Ausübung dieser Entkopplungswirkung in Reihe.

Die andere Diagonale der Brücke, deren eines Ende im Verbindungspunkt der Widerstände 9 und 11 und deren anderes Ende im Verbindungspunkt der Widerstände 10 und 12 liegt, enthält die Schaltung des Abgleichdetektors (und daher auch

des 109847/0A95

des Verstimmungsdetektors) der Brücke.

In der in Figur 1 gezeigten Anordnung weist diese Detektorschaltung im wesentlichen ein Relais R_Q auf, dessen Wicklung in die genahnte Diagonale geschaltet ist und dessen Anker so polarisiert ist, daß er eine neutrale Ruhestellung besitzt, d.h» eine Gleichgewichtsstellung zwischen zwei zu beiden Seiten angeordneten Kontakten, welche gemeinsam mit einem Ende der Wicklung eines Relais R₂ verbunden sind, über einen Reihenwiderstand 32 ist dieses Ende mit einem Pol eines Gleichrichters 4 verbunden, welcher von der Sekundärwicklung 2 des Transformators 1 gespeist wird. Der Anker des Relais R ist mit dem anderen Ende der Wicklung des Relais R₂ verbunden, wobei diese Wicklung durch einen Widerstand 31 derart überbrückt ist, daß dieses Relais normalerweise in Ruhe ist, solange nicht ein Kurzschluß durch den in Tätigkeit gesetzten Kontakt von R auf den Widerstand 31 gegeben wird.

Der Schließer des Relais R₂ ist in den Erregerstromkreis des Relais R^ geschaltet, welcher von Masse zu einer Gleichspannungsquelle 15 führt.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist ohne weiteres verständlich: Solange die Leitung 14 weder unterbrochen noch kurzgeschlossen ist, bleibt die Brücke abgeglichen, das Relais R_Q befindet sich im Ruhezustand, das Relais R₂ und daher das Relais R₁ eben-

falls. 109847/0495

falls. Wenn die Leitung unterbrochen wird, wodurch eine im wesentlichen unendliche Impedanz an die Klemmen lA gelegt wird, so ist die Brücke in einer Richtung aus dem Gleichgewicht verschoben und das Relais R wird erregt, wobei es je nach dem Wicklungssinn seiner Wicklung seinen Anker anzieht oder abstößt, das Relais R₂ wird erregt, da durch Kurzschließung des Widerstands 31 seine Klemmenspannung plötzlich ansteigt. Das Relais R₁ wird sodann erregt, so daß die in der Entfernung angeordneten Alarm- und Steuerschaltungen l6 und 17 geschlossen werden. Wenn die Leitung kurzgeschlossen wird, ist die Arbeitsweise die gleiche, mit Ausnahme der Verschiebungsrichtung des Ankers des Relais R , da in diesem Fall die Verstimmung der Brücke in umgekehrter Richtung stattfindet, wobei eine sehr geringe Impedanz an die Stelle der normalen Impedanz der Leitung an den Klemmen 14 gesetzt wird.

In der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung arbeitet der Brückenabgleichdetektor mit elektronischen Relais für die

1 2 Steuerung von zwei elektromechanischen Relais R₂ und Rp , deren Kontakte in Reihe mit dem Speisestromkreis des Relais R₁ zwischen Masse und der Gleichspannungsquelle 15 liegen. Zu diesem Zweck weist der Detektor eine symmetrische Schaltung von zwei Transistoren T₁ und T₂ und zwei Elementen TH₁ und TH₂ mit Steuerelektroden von der Art auf, welche unter der Bezeichnung "trockenes Thyratron" oder "Thyristor" bekannt ist, deren Steuerelektroden jeweils mit den Kollektoraus>-

109847/0495

gangen der Transistoren T^ und Tp und deren Anodenanschlüsse über die Wicklungen der beiden genannten Relais Rp führen. Durch die Sekundärwicklung 2 des Transformators wird eine Wechselspannung zwischen Anode und Kathode jedes dieser Elemente TH. und THp gelegt. Die Basen der Transistoren T₁ und Tp sind jeweils mit den Knotenpunkten der Brücke verbunden, welche durch die Verbindungspunkte der Widerstände 9 und 11 einerseits sowie der Widerstände 10 und 12 andererseits gebildet werden. Die Emitter der Transistoren sind durch den gemeinsamen Widerstand 22 und die gleichen Widerstände 23 und 2H zur Gleichverteilung der Spannung bei der gleichen Spannung polarisiert. Die Kollektoren der Transistoren sind über die Reihenschaltung der Widerstände 25-27 bzw. 26-28 polarisiert. Die Steuerelektroden der Thyristoren sind jeweils mit Zwischenpunkten dieser Schaltungen 25-27 und 26-28 über gleiche Widerstände 29 und 30 verbunden.

Die vom Gleichrichter 5 kommende gleichgerichtete Spannung und die von der Sekundärwicklung 2 kommende Wechselspannung werden zur Speisung der Brücke Überlagert, wobei ein Schutzwiderstand 33 in Reihe in die Speiseleitung geschaltet ist, welcher den Wechselspannungskreis oberhalb dieses Kreises gegenüber dem Gleichrichter 5 schließt.

Solange daher die Brücke abgeglichen ist, sind die Transistoren .■ ■ ' · 109847/0,495

sistoren T₁ und T₂ gesperrt und die zwei Elemente TH₁

1 2 und TH₂ sind geöffnet, wodurch die Relais R₂ und Rp

erregt sind. Die Schließer dieser Relais schließen daher den Erregerstromkreis des Relais R₁, welches im erregten Zustand an seinen Kontakten die in der Entfernung angeordneten Alarm- bzw. Steuerschaltungen 16 bzw. 17 unterbricht.

Sobald eine Verstimmung hervorgerufen wird, sei es durch Kurzschluß sei es durch Unterbrechung der Telefonleitung, wird je nachdem einer der Transistoren T₁ und T„ und daher der entsprechende Thyristor entsperrt, wodurch dasjenige der Relais R₂ abfällt, welches sich im Anodenkreis dieses Thyristors befindet. Der Kontakt dieses Relais Öffnet sich, wodurch der Erregerstromkreis des Relais R₁ unterbrochen wird und dieses Relais abfällt und daher die in der Entfernung angeordneten Alarm- und Steuerschaltungen schließt.

Patentansprüche

109847/0495

Claims

Patentansprüche

1. Detektor für absichtliche oder zufällige Fehler an einer Doppelleitung oder an einem zweiadrigen Kabel, welches insbesondere zur übertragung von telefonischen Mitteilungen zwischen Apparaten bestimmt ist, die längs dieser Leitung oder dieses Kabels angeschlossen sind, wobei diese Fehler auf Kurzschlüssen der Leitung oder des Kabels ebenso wie auf Unterbrechungen dieser Leitung oder dieses Kabels beruhen, gekennzeichnet durch eine abgeglichene Brücke, von welcher die Leitung oder das Kabel, die über ihre Anpassungsimpedanz kurzgeschlossen ist, einen der Schenkel oder wenigstens einen Teil eines der Schenkel bildet und deren eine Diagonale mindestens eine Verstimmungsdetektorschaltung enthält, deren Erregung bei einer Verstimmung durch Unterbrechung und/oder Kurzschluß der Leitung oder des Kabels mindestens ein Relais zur Auslösung eines Alarms und/oder zum Schutz der Anlage steuert, längs der diese Leitung oder dieses Kabel verläuft.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Amplitudenbegrenzer im Nebenschluß zwischen die Klemmen

desjenigen 109847/0495

desjenigen Schenkels der Brücke, in welchem sich die genannte Leitung oder das genannte Kabel befindet, oder zwischen die Klemmen dieser Leitung oder dieses Kabels geschaltet ist, damit er dort die Spannung zwischen den Drähten auf einen vom elektrischen Stand-• punkt maßgeblichen Sicherheitswert begrenzt.

3. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Schenkel der Brücke mit Ausnahme desjenigen, welcher die Leitung oder das Kabel enthält, entkoppelt sind, um jede mögliche ungewollte Wirkung der Anruf- und Klingelströme auf den Abgleich der Brücke auszuschalten.

4. Detektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstimmungsdetektor an den Klemmen der Diagonale der Brücke, mit welcher er verbunden ist, ein empfindliches elektromagnetisches Relais, dessen polarisierter Anker sich bei Abwesenheit einer Verstimmung der Brücke und daher einer Erregung des Relais in neutraler Stellung befindet, und anschließend an den Kreis dieses Ankers und zweier angeschlossener elektrischer Kontakte, welche denselben einrahmen, eine Schaltung enthält, die die Betätigung eines Alarm- und/oder Schutzkreises für die Anlage gewährleistet.

109847/0A95

5. Detektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstimmungsdetektor an den Klemmen der Brückendiagonale, an welche er angeschlossen ist, eine abgeglichene Schaltung von elektronischen Relais aufweist, deren Ausgangskreise die Wicklungen der elektromechanischen Relais enthalten, von denen eines bei Verstimmung der elektronischen Schaltung in einer Richtung und das andere bei Verstimmung der elektronischen Schaltung in der anderen Richtung die Betätigung eines Alarm- und/oder Schutzkreises für die Anlage gewährleistet.

109847/049.5

Leerseite