DE1808274B2

DE1808274B2 - Ueberwachungsschaltung fuer eine redundante schaltungsanord nung insbesondere fuer eine redundante flugsteuereinrichtung

Info

Publication number: DE1808274B2
Application number: DE19681808274
Authority: DE
Inventors: Gunter Jerry Fairfield Vargo Donald Paul Nutley NJ Gessner (V St A )
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1967-11-24
Filing date: 1968-11-11
Publication date: 1971-09-02
Also published as: GB1195150A; FR1594833A; JPS4716367B1; US3588857A; DE1808274A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsschaltung für eine redundante Schaltungsanordnung, insbesondere für eine redundante Flugsteuereinrichtung mit zwei identischen Übertragungsleitungen, bei der zwischen zwei Übertragungsleitungen ein Differenzverstärker geschaltet ist, an dessen Ausgang eine Alarmschalteinrichtung geschaltet ist, die anspricht, wenn infolge einer vorgegebenen Differenz der Eingangssignale das Ausgangssignal des Differenzverstärkers einen vorgegebenen Grenzwert erreicht.

Eine derartige Überwachungsschaltung ist bereits für eine redundante Schaltungsanordnung vorgeschlagen worden, bei der die Steuersignale mittels Wechselspannung übertragen werden. Darin wird ein bistabiles Kippglied verwendet, das anspricht, wenn infolge einer Differenz der Steuersignale auf den Übertragungsleitungen das Ausgangssignal des Differenzverstärkers einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Es ist eine Überwachungsschaltung für Gleichspannung bekannt, bei der die zu überwachende Gleichspannung als Eingangssignal an einen Oszillator gelegt wird. Der Oszillator schwingt nur dann, wenn die Amplitude der Eingangsspannung innerhalb eines vorgegebenen Amplitudenbereiches liegt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Überwachungsschaltung für eine redundante Schaltungsanordnung, insbesondere für eine redundante Flugsteuereinrichtung mit zwei identischen Übertragungsleitungen zu schaffen, bei der Gleichspannung für das Steuersignal verwendet wird.

Bei einer Schaltung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Verwendung von Gleichspannung für das Steuersignal die Alarmschaltung ein an den Ausgang des Differenzverstärkers angeschlossenes Schaltglied aufweist, das bei vorgegebenen Werten um die das Ausgangssignal des Differenzverstärkers vom vorgegebenen Grenzwert abweicht, Schaltsignale abgibt, daß das Schaltglied mit zwei hintereinandergeschalteten Multivibratoren, einer zwischen den beiden Übertragungsleitungen und dem Eingang des Differenzverstärkers geschalteten und mit dem Ausgang des zweiten Multivibrators verbundenen Summierschaltung und dem Differenzverstärker eine geschlossene Oszillatorschaltung bildet, die durch die Schaltsignale des Schaltgliedes in Schwingung versetzt wird, und daß die Alarmschalteinrichtung eine an die Oszillatorschaltung angeschlossene Alarmstufe aufweist, die zwecks Alarmgabe anspricht, wenn bei Erreichen des vorgegebenen Grenzwertes die Schwingung des Oszillators aussetzt.

Bei der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung werden einem der Steuersignale Impulse überlagert, deren Anfangs- und Endspannungswerte gemäß der Differenz zwischen den beiden Steuersignalen verschoben werden. Die Impulse haben immer die gleiche Amplitude, werden jedoch abhängig von der Differenz zwischen den Steuersignalen als Ganzes in Richtung positiver oder negativer Spannungen verschoben. Die verschobenen Impulse werden mit einer Bezugsspannung verglichen. Überschreiten sie die Bezugsspannung, arbeitet die redundante Schaltungsanordnung befriedigend. Wenn die Impulse jedoch die Bezugsspannung nicht überschreiten, wird die Alarmvorrichtung betätigt.

Bei der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung wird in vorteilhafter Weise eine hohe Genauigkeit erzielt, da lediglich festgestellt zu werden braucht, ob Impulse konstanter Amplitude und konstanter Impulsdauer eine Bezugsspannung über- oder unterschreiten. Ein direkter Vergleich von zwei Gleichspannungssignalen ließe sich nicht mit dieser Genauigkeit durchführen, wenn dabei zugleich der technische Aufwand in erträglichen Grenzen gehalten werden soll.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an

ίο Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein elektrisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung,

F i g. 2 die graphische Darstellung der Impulsformen, die bei verschiedenen Stufen der Arbeitsweise der Schaltung von F i g. 1 auftreten,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Impulsformen bei verschiedenen Arbeitsschritten der Schaltung nach Fig. 1, bei einer Fehleranzeige,

F i g. 4 eine Darstellung der Impulsformen bei ver-

ao schiedenen Arbeitsschritten der Schaltung nach Fig. 1, bei einer weiteren Fehleranzeige.

Zur Zeit T₀ (F i g. 2) wird ein Schwingungsvorgang durch einen negativen Impuls E^ (F i g. 2) gestartet, der von einem Impulsgeber! an eine Impuls-Umkehrstufe 6 (Fig. 1) abgegeben wird. Die Impuls-Umkehrstufe 6 kehrt den Puls des Impulsgebers 2 um, und der umgekehrte Puls wird auf einen monostabilen Multivibrator 8 bekannter Bauweise gegeben, der einen stabilen und einen instabilen Zustand hat.

Der Multivibrator 8 ist ursprünglich in seinem stabilen Zustand, wird in seinen instabilen Zustand durch den Puls von der Impuls-Umkehrstufe 6 gekippt und verbleibt in diesem instabilen Zustand während der Zeitdauer T₀ bis T₁ (T₁ in F i g. 2). Zum Zeitpunkt T₁ kehrt der Multivibrator 8 in seinen stabilen Zustand zurück, wenn ein positiver Puls E₁ während der Zeitdauer T₁ bis T₂ erfolgt ist (T₂ in Fig. 2). Der positive Puls E₁ wird auf eine Impuls-Umkehrstufe 12 gegeben, die den Puls umkehrt. Der umgekehrte Puls wird auf einen monostabilen Multivibrator 14 gegeben. Der Multivibrator 14 ist ähnlich aufgebaut wie der Multivibrator 8 und ist ursprünglich in seinem stabilen Zustand. Der Multivibrator 14 wird in seinem instabilen Zustand durch einen Puls von der Impuls-Umkehrstufe 12 umgeschaltet und bleibt in seinem instabilen Zustand während des Zeitintervalls T₁ bis T₂. Am Ende des Intervalls zum Zeitpunkt T₂ erzeugt der Multivibrator 14 einen positiven Puls E₂ während der Zeitdauer T₂ bis T₃ (T₃ in Fig. 2). Der Multivibrator 14 ist durch einen Widerstand 18 mit einer Summierschaltung 25 verbunden. Die Summierschaltung 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 Summierschaltung 25 und dem Ausgang des Verstärkers 22 verbunden.
Die zu überwachende redundante Schaltungsanordnung kann eine redundante Flugsteuereinrichtung sein, in der ein Signalgeber 30 ein Gleichstromschaltsignal E abgibt und ein Signalgeber 34 ein Gleichstromschaltsignal E₀ abgibt, das dem Signal E entspricht. Wenn die Flugsteuereinrichtung ordnungsgemäß arbeitet, weichen die Signale E, E₀ der Signalgeber 30 und 34 in ihrer Amplitude nur um einen innerhalb vorbestimmter Grenzen liegenden Betrag voneinander ab. Wenn die Anlage jedoch fehlerhaft arbeitet,

d. h. wenn die Differenz zwischen den Signalen E und E₀ die vorbestimmten Grenzen überschreitet, wird eine Alarmvorrichtung 36 eingeschaltet.

Das Schaltsignal E vom Signalgeber 30 wird über einen Widerstand 38 an die Summierschaltung 25 gegeben und dort mit dem Puls E₂ vom monostabilen Multivibrator 14 aufsummiert. Das Summensignal von der Summierschaltung 25 gelangt zum invertierenden Eingang 21 des Differenzverstärkers 22, und das Schaltsignal E₀ vom Signalgeber 34 wird über den Widerstand 37 auf den nicht invertierenden Eingang 24 des Differenzverstärkers 22 gegeben. Der Differenzverstärker 22 subtrahiert algebraisch die aufgegebenen Eingangssignale und gibt einen Puls E₃ ab, der die in F i g. 2 gezeigte Form hat.

Der Puls E₃ wird auf den invertierenden Eingang 26 eines Amplitudendetektors 28 gegeben. Eine konstante negative Spannung liegt von einem Vergleichsspannungsgeber 42 an dem nicht invertierenden Eingang 27 des Amplitudendetektors 28 an. Die ao negative Bezugsspannung ist mit E_R bezeichnet. Die Amplitude der Bezugsspannung E_R ist gleich der Hälfte des Spitzenwertes des Pulses E₃, der von dem Differenzverstärker 22 abgegeben wird (F i g. 2).

Der Amplitudendetektor 28 wirkt als Schalter und jedesmal, wenn ein PuIsE₃ von dem Differenzverstärker 22 die Bezugsspannung E_R überquert, schaltet der Amplitudendetektor 28 um, so daß ein Puls E₄ geschaffen wird, dessen Form in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn der PuIsE₄ von dem Amplitudendetektor 28 ins Positive geht (T₂), wird der monostabile Multivibrator 8 wiederum in seinen instabilen Zustand geschaltet und der Schwingungsvorgang wird wiederholt.

Das Ausgangssignal des Multivibrators 8 gelangt zu einem Verstärker 40, und dessen Ausgangssignal wird auf einen Pulsübertrager 44 gegeben. Der Ausgang des Pulsübertragers 44 wird an einen Gleichrichter 48 weitergegeben, und das Gleichrichterausgangssignal erregt ein Relais 52, worauf die Alarmvorrichtung 36 in »Aus«-Stellung geschaltet wird. Wenn ein Fehler auftaucht, wie es weiter unten beschrieben wird, hört die Oszillatorschaltung auf zu schwingen, und das Ausgangssignal des Multivibrators 8 ist nicht mehr in der Lage, das Relais 52 zu erregen, worauf die Alarmvorrichtung 36 in die Stellung »Ein« geschaltet wird, so daß ein Fehler angezeigt wird.

Das Ausgangssignal der Impuls-Umkehrstufe 12 wird außerdem an eine logische Schaltungsanordnung 41 weitergegeben. Die logische Schaltungsanordnung 41 bleibt noch funktionsfähig, wenn das Netzwerk für die Alarmschalteinrichtung am Ausgang des Multivibrators 8 versagt.

Wenn die Schaltsignale E und E₀ sich in ihren Amplituden innerhalb bestimmter Grenzen unterscheiden, gibt der Differenzverstärker 22 einen Puls E₃ ab, wobei die Schaltung so ausgelegt ist, daß der PuIsE₃ eine Spitzenamplitude hat, die zweimal so groß ist wie das Niveau der Bezugsspannung E_R (F i g. 2). Wenn die Schaltsignale E und E₀ um einen erheblichen Betrag voneinander abweichen, erscheint am Ausgang des Verstärkers 22 ein Signal, welches die Summe des Pulses E₃ mit einem Signal von konstantem Wert ist, das der Differenz zwischen E und E₀ entspricht. Das Signal mit dem konstanten Wert ist als A (E-E₀) dargestellt, wobei A die Verstärkung des Differenzverstärkers 22 ist. Dieses konstante Signal hat die Wirkung, daß der PuIsE₃ in positiver oder in negativer Richtung verschoben wird, je nach seiner Polarität, wie es im folgenden beschrieben wird.

Der Spitzenwert des Signals, das auf den invertierenden Eingang 26 des Amplitudendetektors 28 gegeben wird, kann wie folgt dargestellt werden:

V=E₃+A (E-E₀)

Wenn (E-E₀) positiv ist, verschiebt die Umkehrung am Eingang 26 den Puls E₃ ins Negative. Wenn der Puls E₃ um solch einen Betrag ins Negative verschoben wird, daß F=3E^ (Fig. 3) ist, überschneidet der Puls nicht die Bezugsspannung E^ 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 E₃ ins Positive. Wenn der Puls E₃ um einen solchen Betrag ins Positive verschoben wird, daß V=E_R (Fig. 4) ist, überschreitet der Puls E₃ ebenfalls nicht die Bezugsspannung E_R, so daß der Schwingungsvorgang aufhört und die Alarmvorrichtung 36 betätigt wird.

Aus der Beschreibung geht hervor, daß Veränderungen in der Schwingungsfrequenz keine Auswirkungen auf den Schwellenwert haben, bei dem die Alarmvorrichtung betätigt wird. Daher hat die beschriebene Schaltung eine relativ große Stabilität über einen weiten Temperaturbereich und bei Veränderungen in der Stromzufuhr. Zusätzlich ist die Schaltung so ausgelegt, daß sie betriebssicher ist beim Auftreten von Unterbrechungen oder Kurzschlüssen innerhalb der Schaltung.

Claims

Patentansprüche:

1. Überwachungsschaltung für eine redundante Schaltungsanordnung, insbesondere für eine redundante Flugsteuereinrichtung mit zwei identischen Ubertragungsleitungen, bei der zwischen zwei Ubertragungsleitungen ein Differenzverstärker geschaltet ist, an dessen Ausgang eine Alarmschalteinrichtung geschaltet ist, die anspricht, wenn infolge einer vorgegebenen Differenz der Eingangssignale das Ausgangssignal des Differenzverstärkers einen vorgegebenen Grenzwert erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Gleichspannung für das Steuersignal (E, E₀) die Alarmschalteinrichtung ein an den Ausgang des Differenzverstärkers (22) angeschlossenes Schaltglied (28) aufweist, das bei vorgegebenen Werten, um die das Ausgangssignal des Differenzverstärkers (22) vom vorgegebenen Grenzwert abweicht, Schaltsignale (E₄) abgibt, daß das Schaltglied (28) mit zwei hintereinandergeschalteten Multivibratoren (8, 14), einer zwischen einer der beiden Übertragungsleitungen (30) und dem einen Eingang (21) des Differenzverstärkers (22) geschalteten und mit dem Ausgang des zweiten Multivibrators (14) verbundenen Summierschaltung (25) und dem Differenzverstärker (22) eine geschlossene Oszillatorschaltung bildet, die durch die Schaltsignale (E₄) des Schaltgliedes (28) in Schwingung versetzt wird, und daß die Alarmschalteinrichtung eine an die Oszillatorschaltung angeschlossene Alarmstufe (40, 44,

48, 52, 36) aufweist, die zwecks Alarmgabe anspricht, wenn bei Erreichen des vorgegebenen Grenzwertes die Schwingung des Oszillators aussetzt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingang des ersten Multivibrators (8) ein Impulsgeber (2) angeschlossen ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Multivibratoren (8,14) monostabil sind, daß zwischen dem Schaltglied (28) und dem ersten monostabilen Multivibrator (8) eine erste Impuls-Umkehrstufe (6) und zwischen dem ersten und zweiten Multivibrator (8, 14) eine zweite Impuls-Umkehrstufe (12) geschaltet ist.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmstufe (40, 44, 48, 52, 36) an den Ausgang des ersten monostabilen Multivibrators (8) angeschlossen ist.

5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingang des zweiten monostabilen Multivibrators (14) eine logische Schaltungsanordnung (41) geschaltet ist.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (22) über einen Widerstand (20) auf denjenigen Eingang der Summierschaltung (25) rückgekoppelt ist, der auf den Ausgang des zweiten Multivibrators (14) geschaltet ist.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitungen (30, 34) über Widerstände (37, 38) mit dem Eingang des Differenzverstärkers (22) bzw. der Summierschaltung (28) verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen