DE1808274A1

DE1808274A1 - Schaltungsanordnung zur UEberwachung einer redundanten Regeleinrichtung

Info

Publication number: DE1808274A1
Application number: DE19681808274
Authority: DE
Inventors: Gessner Gunter Jerry; Vargo Donald Paul
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1967-11-24
Filing date: 1968-11-11
Publication date: 1969-06-19
Also published as: GB1195150A; FR1594833A; JPS4716367B1; US3588857A; DE1808274B2

Description

Schaltungsanordnung zur Überwachung einer redundanten Regeleinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Zweikanal-Regeleinrichtung zum Peststellen von Differenzen der in den Kanälen auftretenden EingangsSignaIe und zur Fehleranzeige, wenn die Differenz außerhalb eines vorbestimmten Amplitudenbereichs liegt, mit einem Oszillator, der anschwingt, wenn er einen Startimpuls erhält, und einem Differenzverstärker, der die algebraische Summe der Oszillatorimpulse und der Eingangsimpulse eines Kanales mit den Eingangsimpulses des anderen Kanales vergleicht.

Bei bekannten Monitoren hängt das Auffinden von Fehlern von der Impulsfrequenz ab, und Veränderungen in der Frequenz wirken sich auf den üchwellwert aus, bei dem eine Alarmvorrichtung betätigt Iwird. Ferner ist der Schwellwert unstabil bei Arbeifcstemperatüren !im Bereich von minus 55°C bis 100⁰C. Bisher mußten teure Bauteile benutzt werden, um diese Unzulänglichkeiten auszugleichen.

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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt/einen fehlersicheren Monitor zu schaffen, in dem zwei Gleichstromsignale oder demodulierte Wechselstromsignale verglichen werden und eine direkte Veränderung am Ausgang erzeugt wird, wenn die Differenzen zwischen den Signalen einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Unter einem "fehlersicheren" Monitor ist dabei ein Monitor zu verstehen, der ein hohes Maß an Stabilität über einen relativ großen Arbeitstemperaturbereich beibehält, bei dem Veränderungen in der Schwingungsfrequenz keine Auswirkung auf den vorbestimmten Schwellwert haben, und der auch dann noch sicher arbeitet, wenn offene Schaltkreise und Kurzschlüsse in dem Monitor auftreten. Ferner soll der Monitor unabhängige Doppelausgänge aufweisen, so da? beim Versagen eines Ausganges der andere Ausgang dennoch normal arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Zweikanal-Regeleinrichtung gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch einen Amplitudendetektor, dessen Eingänge mit einer Bezugsquelle und mit dem Ausgang des Differenzverstärkers verbunden sind, und einer an dem Oszillator angeschlossenen Anzeigevorrichtung, die das fehlerfreie Arbeiten der Regeleinrichtung anzeigt, so lang der Oszillator schwingt, und die einen Fehler anzeigt, sobald die Oszillatorschwingung aussetzt.

Der erfindungsgemäße Signalmonitor weist einen Oszillator auf, der einen Differenzverstärker, einen Amplitudendetektor einen ersten und einen zweiten Multivibrator enthält. Ein Schwingungsvorgang wird dadurch eingeleitet, daß ein Startpuls auf den ersten Multivibrator gegeben wird, welcher daraufhin für eine vorbe-

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stimmte Zeitdauer in seinen unstabilen Zustand geschaltet wird, nach der er in seinen stabilen Zustand zurückkehrt, um einen ersten Puls zu erzeugen. Der erste Puls wird auf einen zweiten Multivibrator gegeben, der daraufhin in seinen unstabilen Zustand während eines vorbestimmten Zeitintervalls geschaltet wird, nach dem er in seinen stabilen Zustand zurückkehrt, so daß er einen zweiten Puls erzeugt. Der zweite Puls wird mit einem von zwei Redundanzsignalen aufsummiert, und das Summensignal und das andere Redundanzsignal werden einem Differenzverstärker zugeführt. Ein Amplitudendetektor stellt das Niveau des von dem Differenzver- m stärker kommenden Signales im Verhältnis zu einem Bezugssignal fest. Wenn der Ausgang des Differenzverstärkers einen vorbestimmten Sohwellwert überschreitet, hält der Oszillator an, und eine Alarmvorrichtung wird betätigt. Wenn das Ausgangssignal unterhalb des Schwellwertes bleibt, wird der Betrieb des Oszillators aufrechterhalten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig· 1 ein elektrisches Bloekdiagramm des erfindungsgemäßen ; Monitors,

Fig. 2 die graphische Darstellung der Impulsformen, die bei verschiedenen Stufen der Arbeitsweise des Monitors von Fig. 1 auftreten, ;

. .. . ,,,. ,;..,.., - 3 - BAD ORIGINAL

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Pig. 5 eine graphische Darstellung der Impulsformen bei verschiedenen Arbeitssohritten des Monitors aus Fig. 1, wenn der Monitor in einem Pehlzustand ist,

Pig. 4 eine Darstellung der Impulsformen bei verschiedenen Arbeitsschritten des Monitors aus Fig. 1, wenn der Monitor in einem anderen Fehlzustand ist.

Zur Zeit T_Q (Fig. 2) wird ein Schwingungsvorgang durch einen negativen Impuls E (Fig. 2) gestartet, der von einer Pulsquel.le 2 an einen Wechselrichter 6 (Fig. l) abgegeben wird. Der Wechselrichter β kehrt den Puls von der Pulsquelle 2 um, und der umgekehrte Puls wird auf einen monostabilen Multivibrator 8 bekannter Bauweise gegeben, der einen stabilen und einen unstabilen Zustand hat. Der Multivibrator 8 ist ursprünglich in seinem stabilen Zustand, wrwl·- wird in seinen unstabilen Zustand durch den Pu]S von dem Wechsel-

und

richter 6 umgekippt,/verbleibt in diesem unstabilen Zustand während der Zeitdauer T₀ bis T, (T₁ in Fig. 2). Zum Zeitpunkt T₁ kehrt der Multivibrator 8 in seinen stabilen Zustand zurück, wenn . ein positiver Puls E₁ während der Zeitdauer T₁ bis Tp erfo-lgt ist (T₂ in Fig. 2). Der positive Impuls E₁ wird auf einen Wechselrichter 12 gegeben, der den Puls umkehrt. Der umgekehrte Puls wird auf einen monostabilen Multivibrator 14 gelegt. Der Multivibrator 14 ist ähnlich aufgebaut wie der Multivibrator 8 und ist ursprünglich in seinem stabilen Zustand. Der Multivibrator 14 wird in seinen unstabilen Zustand durch einen Puls von dem Wechselrichter 12 umgeschaltet und bleibt in seinem unstabilen Zustand während des Zeitintervalles T₁ bis T₂. Am Ende des Intervalles zum Zeit-

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punkt T erzeugt der Multivibrator 14 einen positiven Puls E₀

während der Zeitdauer T₂ bis T, (T^ in Pig. 2). Der Multivibrator 14 ist durch einen Widerstand 18 mit einer Summierstufe 25 verbunden. Die Summierstufe 25 ist mit einem invertierenden Eingang 21 eines DifferenzVerstärkers 22 verbunden, der auch einen nicht invertierenden Eingang 24 hat. Ein Widerstand 20 ist in Form einer Rückkopplung zu dem Verstärker 22 geschaltet, d.h. er ist mit der Summierstufe 25 und dem Ausgang des Verstärkers 22 verbunden.

Das System, welches von der erfindungsgemäßen Vorrichtung überwacht wird, kann eine Plugregeleinrichtung mit zwei Kanälen sein, in der die Signalgeber 30 ein Gleichstrom- oder ein demoduliertes Wechseistrom-Flugzeugkontrollsignal E abgibt und ein Signalgeber 34 ein Gleichstrom- oder ein demoduliertes Wechselstrom-Signal E₀ abgibt, welches dem Signal E entspricht. Wenn die Plugregeleinrichtung ordnungsgemäß arbeitet, weichen die Signale E von dem Signalgeber 30 und E_Q von dem Signalgeber 34 in ihrer Amplitude um einen innerhalb vorbestimmter Grenzen liegenden Betrag ab. Wenn die Anlage jedoch fehlerhaft arbeitet, d.h. wenn die Differenz zwischen den Signalen E und E_Q die vorbestimmten Grenzen überschreitet, schaltet der erfindungsgemäße Monitor eine Alarmvorrichtung 37 ein.

Das Signal E von dem Signalgeber 30 wird über einen Widerstand 38 an die Summierstufe 25 gegeben und dort mit dem Puls E₂ von dem monostabilen Multivibrator 14 aufsummiert. Das Summensignal von der Summierstufe 25 gelangt zu dem invertierenden Eingang 21 des Differenzverstärkers 22, und das Signal E_Q von dem Signalgeber 34

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!wird über den Widerstand j57 auf den nicht invertierenden Eingang •24 des Differenzverstärkers 22 gegeben. Der Differenzverstärker subtrahiert algebraisch die aufgegebenen Eingangssignale und gibt

die
einen Puls E-, ab, der/in Fig. 2 gezeigte Form hat.

Der Puls E-, wird auf den invertierenden Eingang 26 eines Amplitudendetektors 28 gegeben. Eine konstante negative Spannung liegt vonjeiner Vergleichs Spannungsquelle 42 an dem nicht invertierenden Eingang 27 des Amplitudendetektors 28 an. Die negative Bezugsspannung ist mit E_R bezeichnet. Die Amplitude der Bezugsspannung E_R ist gleich der Hälfte des Spitzenwertes des Pulses E.,/ der von dem Differenzverstärker 22 abgegeben wird (Fig. 2).

Der Amplitudendetektor 28 wirkt als Schalter und jedesmal, wenn

s ein Puls E^ von dem Differenzverstärker 22 die Bezugs-pannung E„ überquert, schaltet der Amplitudendetektor 28 um, so daß ein Puls Ej₊ geschaffen wird, dessen Form in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn der Puls E^ von dem Amplitudendetektor 28 ins positive geht (Tp), wird der monostabile Multivibrator 8 wiederum in seinen unstabilen Zustand geschaltet und der SchwingungsVorgang wird wiederholt.

Der Ausgang des Multivibrators 8 gelangt zu einem Verstärker 40, und der Verstärkerausgang wird auf einen Pulsübertrager 44 gegeben. Der Ausgang des Pulsübertragers 44 wird an einen Gleichrichter 48 weitergegeben, und der Gleichrichterausgang erregt das Relais 52, worauf die Alarmvorrichtung 46 in ihre "Aus"-Stellung geschaltet wird. Wenn ein Fehlverhalten vorkommt, wie es weiter unten beschrieben wird, hört der Monitor auf zu schwingen, und -

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der Ausgang des Multivibrators 8 ist nicht mehr in der Lage, das Relais 52 zu erregen/ worauf die Alarmvorrichtung 46 in die Stellung "Ein" geschaltet wird, so daß ein Fehlverhalten der Anlage angezeigt wird.

Der Ausgang des Wechselrichters 12 kann an eine logische Schaltung !41 weitergegeberfyrerden, um eine bestimmte Punktion durchzuführen. Bei dieser Ausführung eines unabhängigen Doppelausganges bleibt die logische Schaltung 4l noch (wie erwünscht) funktionstüchtig, auch wenn das Netzwerk für die Alarmvorrichtung, welches am Ausgang des Multivibrators 8 liegt, versagt.

Wenn die Signale E und E_Q sich in.ihren Amplituden innerhalb bestimmter Grenzen unterscheiden, gibt der Differenzverstärker 22 einen Puls E^. ab, wobei die Anordnung so ausgelegt ist, daß der Puls E, eine Spitzenamplitude hat, die zweimal so groß wie das Niveau der Bezugsspannung E_R (Fig. 2) ist. Wenn die Signale E und E₀ um einen erheblichen Betrag voneinander abweichen, erscheint am Ausgang des Verstärkers 22 ein Signal, welches die Summe des Pulses E-. mi*; einem Signal von konstantem Wert ist, welches der Differenz zwischen E und E_Q entspricht. Das Signal mit dem konstanten Viert ist als A (E-E„) dargestellt, wobei A die Verstärkung des Differenzverstärkers 22 ist. Dieses konstante Signal hat die Wirkung, daß der Puls E-, in positiver oder in negativer Richr tung verschoben wird, je nach seiner Polarität, wie es im folgenden beschrieben wird.

Der Spitzenwert des Signales, das auf den invertierenden Eingang 2o des Ampliuiüeridetektors 28 gegeben wird, kann wie folgt darge-' stellt werden: - 7 -

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V = Ej + A (E - E₀)

Wenn (E - E_Q) positiv ist, verschiebt die Umkehrung bei dem Eingang 26 den Puls E, ins Negative. Wenn der Puls E, um solch einen Betrag ins Negative verschoben wird, daß V =3S„ (Fig. 3) ist, überschneidet der Puls nicht die Bezugsspannung E_R und der Schwingungsvorgang hört auf, so daß die Alarmvorrichtung 36 betätigt wird.

Wenn (E - E₀) negativ ist, verschiebt die Umkehrung am Eingang 26 den Puls E, ins Positive. Wenn' der Puls E^ um einen solchen Betrag ins Positive verschoben wird, daß V = E_R (Fig. 4) ist, überschreitet der Puls E., ebenfalls nicht die Bezugs spannung E_R, so daß der SchwingungsVorgang aufhört und die Alarmvorrichtung 36 betätigt wird.

Aus der Beschreibung der Erfindung geht hervor, daß Veränderungen in der Schwingungsfrequenz keine Auswirkungen auf den Schwellenwert haben, bei dem die Alarmvorrichtung betätigt wird. Daher hat der erfindungsgemäße Monitor eine relativ große Stabilität über einen weiten Temperaturbereich und bei Veränderungen der S-tromzu-

fuhr. Zusätzlich ist der Monitor so ausgelegt, daß er betriebssicher ist beim Auftreten von offenen Stromkreisen oder Kurzschlüs sen innerhalb des Monitors.

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Claims

Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Zweikanal-Regeleinrichtung zum Feststellen von Differenzen der in den Kanälen auftretenden Eingangsimpulse und zur Fehleranzeige, wenn die Differenz außerhalb eines vorbestimmten Amplitudenbereiches liegt,mit einem Oszillator, der anschwingt, wenn er einen Start impuls erhält, und mit einem Differenzverstärker, der die algebraische Summe der Oszillatorimpulse und der Eingangsimpulse eines Kanales mit den Eingangsimpulsen des anderen Kanales vergleicht, gekennzeichnet durch einen Amplitudendetektor (28), dessen Eingänge (26,27) mit einer Bezugsspannungsquelle (42) und mit dem Ausgang des DifferenzVerstärkers (22) verbunden sind, und einer an dem Oszillator (6,8,12,14) angeschlossenen Anzeigevorrichtung (36 oder 41), die das fehlerfreie Arbeiten der Regeleinrichtung anzeigt, so lange der Oszillator (6,8,12,14) schwingt, und die einen Fehler anzeigt, sobald die Oszillatorschwingung aussetzt.

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2. Monitor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Oszillator (6,8,12,14) ein erster sowohl mit dem Ausgang des Amplitudendetektors (28) als auch mit einem Impulsgeber (2) ver bundener Wechselrichterj ein erster monostabiler Multivibrator; ein zweiter Wechselrichter (12) und ein zweiter monostabiler Multivibrator (14) in Reihe geschaltet sind.

J5. Monitor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
eine algebraische Summierstufe (25) sowohl mit dem Ausgang des Oszillators (14) als auch mit dem Signalgeber (\50) eines der beiden Kanäle über einen Widerstand (38) verbunden ist.

4. Monitor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß · an den Ausgang des ersten monostabilen Multivibrators (8) eine
Alarmschaltung (56,40,44,48) angeschlossen .ist.

5. Monitor nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine logische Schaltung (4l) mit dem Ausgang des zweiten Wechselrichters (12) verbunden ist.

6. Monitor nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückkopplungsschleife mit einem Widerstand (20) zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers (22) und dem Eingang der algebraischen Summierstufe (25) vorgesehen ist.

7. Monitor nach einem der Ansprüche 1 - 6, gekennzeichnet durch seine Verwendung, zur Überwachung eines Zweikanal-Plugreglers.

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