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Die
Erfindung betrifft eine redundante Überwachungseinrichtung entsprechend
dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
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Die
Erfindung ist überall
dort anwendbar, wo Steuerventile, vorzugsweise Magnetventile durch Brandmelde-
und Feuerlöschzentralen, überwacht werden
müssen.
Die vorgeschlagene Art der Überwachung
ist besonders dann sinnvoll, wenn Anlagen vorhanden sind, bei denen
ein Ausfall eines Verbrauchers mehrere weitere Ausfälle nach
sich zieht. Das ist z. B. bei Mehrbereichslöschanlagen der Fall, bei denen
nur ein Steuerventil vorhanden ist. Fällt dieses Ventil zu 100 %
aus, kann kein weiterer Löschbereich mehr
angesteuert werden. Die Überwachung
aller an eine Brandmeldezentrale angeschlossenen Verbraucher, die
eine Löschanlage
steuern, wird durch den Verband der Sachversicherer vorgeschrieben.
Diese Überwachung
soll sicherstellen, daß alle
Komponenten einer Brandmelde- bzw. Löschanlage zu jedem Zeitpunkt
einsatzbereit sind oder ggf. eine kurzfristige Instandhaltung gewährleistet
werden kann.
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Um
die Funktionalität
von Steuerventilen von Feuerlöschanlagen
zu überwachen,
sind einfache Überwachungswege
Spannungspolung oder Impulsauswertung bekannt. Diese haben den Nachteil,
daß bei
ihrem Ausfall keine Funktionalität
des Steuerventils mehr gegeben ist.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine redundante Überwachungseinrichtung
für Brandmelde- und
Feuerlöschzentralen
für die
elektrische Funktion von Steuerventilen von Feuerlöschanlagen
zu entwickeln, wobei der Schaltungsaufwand und die Baugröße minimal
sein sollen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine redundante Überwachungseinrichtung nach
den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Unteransprüche geben
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
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Die
erfindungsgemäße Lösung sieht
vor, daß zwischen
zwei Steuergruppen einer Brandmelde- und Feuerlöschzentrale und zwei Überwachungskreisen
mindestens zwei separate Leitungen bestehen, die zu Anschlußklemmen
führen.
An diesen Anschlußklemmen
ist ein Überwachungsmodul
angeordnet, mit dem es möglich
ist, Steuerventile redundant zu überwachen
und das Modul so klein zu halten, daß es in einen Ventilstecker
zu montieren ist. Die Überwachung
des Ventils erfolgt durch zwei Steuergruppen. Diese Gruppen basieren
auf dem Prinzip der Spannungsüberwachung
und werden im Auslösefall
parallel angesteuert. Die Überwachung des
Ventils erfolgt direkt im Anschlußstecker des Ventils. Das Modul
beinhaltet zwei Überwachungskreise,
an deren Ende Gabelkontakte für
einen Plus- und Minuspol angeordnet sind. Zwischen beiden Überwachungskreisen
ist eine Spule des zu überwachenden
Ventils geschaltet ist. Nach den Anschlußklemmen und innerhalb des Überwachungsmoduls bilden
jeweils gleichpolige Leitungen separate Überwachungskreise, in denen
Low-Side-Schalter angeordnet und Entkopplungsdioden in Reihe geschaltet sind.
Die Entkopplungsdioden, die in Reihe geschaltet sind, sind nur in
einem Überwachungskreis
angeordnet. Zwischen den beiden Überwachungskreisen sind
Darlington-Transistoren angeordnet.
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Die
zwei separaten Überwachungskreise des
Moduls dienen der gemeinsamen Überwachung der
Spule des Ventils sowie des Weges von der Brandmelde- bzw. Steuerzentrale
zum Verbraucher auf Drahtbruch oder Kurzschluß. Die Überwachung vom Kreis 1 erfolgt
im wesentlichen durch eine Entkopplungsdiode und anschließend durch
die Ventilspule. Da nach der Spule eine Ableitung von 0 V (Ground)
vorhanden ist, kann über
einen Spannungsleiter ein Darlington-Transistor angesteuert werden.
Dieser Transistor schaltet den eigentlichen Anschlußwiderstand
des Überwachungskreises
in den Überwachungsweg.
Die Überwachung
von Kreis 2 erfolgt auf die gleiche Weise wie Kreis 1, nämlich ebenfalls
durch die Ventilspule. Wird der Stecker vom Ventil abgezogen und
somit ein Drahtbruch in der Ventilzuleitung erzeugt, schließen beide
Darlington-Transistoren und auch beide Überwachungskreise, und es wird
durch das Abschalten der Endwiderstände ein Drahtbruch erzeugt.
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Im
Ansteuerungsfall wird je nach Kreis eine Spannung von beispielsweise
+19 bis 29 V, an das Modul geschaltet, wodurch eine Zehnerdiode
leitend wird und über
einen Spannungsteiler wird der Low-Side-Schalter eingeschaltet.
Dieser Schalter schaltet 0 V (Ground) an die Ventilspule, wodurch das
Ventil öffnet
und schaltet weiterhin den Darlington-Transistor aus. Durch das Abschalten
des Transistors wird auch der Überwachungsanschlußwiderstand
abgeschaltet. Durch diese Abschaltung wird der Abschlußwiderstand
abgeschaltet und es kann keine Leistung an dem Widerstand verbraucht
werden.
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Zwischen
den separaten Leitungen und den Überwachungskreisen
sowie zwischen der Spule und den Überwachungskreisen sind Klemmen
und Gabelkontakte angeordnet. Vorteilhaft ist es, im ersten Überwachungskreis,
der der Pluspolung dient, zwischen den Klemmen und dem Gabelkontakt
zwei Dioden anzuordnen.
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Im
zweiten Überwachungskreis
für die
negative Polung sind Low-Side-Schalter zwischen den Klemmen und
den Gabelkontakten anzuordnen.
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Die
Darlington-Transistoren sind unmittelbar nach den Klemmen anzuordnen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, zwischen den separaten Überwachungskreisen
mindestens eine Diode anzuordnen. Darüber hinaus ist es vorteilhaft,
zwischen den separaten Überwachungskreisen
eine Diode und eine Leuchtdiode anzuordnen.
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In
vorteilhafter Weise wird vor den Darlington-Transistoren jeweils
ein Anschlußwiderstand
angeordnet.
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Im
Folgenden wird die vorgeschlagene Lösung an einer Figur und einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Die
Figur zeigt das Blockdiagramm der Karte der redundanten Überwachung
eines Magnetventils 17 für eine Feuerlöschanlage
durch eine Brandmelde- und Steuerzentrale 1. Dazu werden
zwei Primärsteuerleitungen 2, 3 zu
den Klemmen 6, die die Kennzeichnung X1.1, X1.2, X1.3 und
X1.4 tragen, geführt. Zwischen
den unterschiedlichen Polen + und – der beiden Primärleitungen 2, 3 sind
nach den Klemmen 6 Anschlußwiderstände 7, 8 mit
Darlington-Transistoren 4, 5 in Reihe geschaltet.
In den Leitungen, die von X1.2 und X1.4 zum Anschluß X4 führen, sind zwei
Low-Side-Schalter 9, 10 angeordnet. In den Leitungen,
die den anderen Überwachungskreis
bilden und von X1.1 und X1.3 zu X3 führen, sind zwei Dioden 11, 18 angeordnet.
Zwischen beiden Überwachungskreisen
ist eine Leuchtdiode 13 und parallel eine weitere Diode 12 angeordnet.
Zwischen beiden Überwachungskreisen
ist die Spule 16 des Magnetventils 17 angeordnet.
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Das Überwachen
der Ventilspule 16 auf Drahtbruch und Kurzschluß erfolgt
für beide
Kreise nach dem gleichen Prinzip. Die jeweilige Überwachungsspannung wird über die
Klemmen 6 (X1.1 und X1.2) eingespeist und über die
Dioden 11, 18 (V7, V8) gemeinsam nach 14 (X3)
geschaltet. Von 14 (X3) aus wird die Überwachungsspannung durch die
Spule 16 des Ventils 17 nach 14 (X4)
geleitet und kann von dort aus über
die Spannungsteiler R9 und R11 sowie R10 und R12 die Transistoren
V9 und V10 für die
jeweiligen Überwachungskreise
ansteuern. Der Anschlußwiderstand 7 (R3)
wird durch V9 nach 0 V (Ground) geschaltet, wobei der Überwachungsstrom durch
den Anschlußwiderstand 7 (R3)
fließen
kann. Für
den zweiten Überwachungskreis
ist der Anschlußwiderstand 8 (R8)
zuständig,
der durch V10 gesteuert wird. Durch den Spannungsabfall an den beiden
Dioden 11, 12 und die Widerstände 7, 8 stellt sich
an den beiden Klemmen 14, 15 eine Spannung ein,
die durch die Auswerteelektronik der Zentrale bzw. der Steuereinrichtung 1 gemessen
und ausgewertet wird.
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Im
Folgenden wird das Ansteuern des Ventils durch den Kreis 1 beschrieben:
Soll
die Spule 16 des Ventils 17 durch die Primärsteuerleitung 2 an
den Klemmen 6 (X1 und X2) angesteuert werden, wird durch
die Zentrale bzw. Steuereinrichtung 1 eine +24 V Spannung
an die Klemme 6 (X1.1) angelegt. Durch die Spannung wird
die Zehnerdiode V1 des Low-Side-Schalters 9 leitend und
an Pin 1 von V3 stellt sich über
den Spannungsteiler R1 und R2 eine Ansteuerspannung für V3 ein.
Der Kondensator C1 dient zum einen zum Glätten von Spannungsspitzen und
zum anderen als Ladungsspeicher. Durch die Ansteuerung von V3 schaltet
sich dieser durch und wird durch den Pin 2/1 und 3 leitend und schaltet
0 V über
die Klemme 15 (X4) an die Spule 16 des Ventils 17.
Dadurch wird die Ansteuerspannung des Transistors V9 des Darlington-Transistors 4 kurzgeschlossen
und V9 gesperrt. Der Anschlußwiderstand 7 (R3)
wird abgeschaltet, wodurch keine Verlustleistung am Anschlußwiderstand 7 (R3)
entstehen kann. Gleichzeitig wird über die Dioden 7 (V8) die
Spannung +24 V an die Spule 16 des Ventils 17 über die
Klemme 14 (X3) geschaltet, wodurch dieses nun anzieht.
Des weiteren wird die Zehnerdiode V4 leitend und die Leuchtdiode 13 beginnt
zu leuchten. Die Widerstände
R4 und R5 dienen als Vorwiderstände
für die
Leuchtdiode 13 (LED H1). Die Diode 12 (V2) dient
als Freilaufdiode für
die Ventilspule 16.
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Im
Folgenden wird das Ansteuern des Ventils 17 durch Kreis 2 beschrieben.
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Soll
die Spule 16 des Ventils 17 durch die Primärsteuerleitung 3 an
den Klemmen 6 (X1.3 und X1.4) angesteuert werden, wird
durch die Zentrale bzw. Steuereinrichtung 1 eine +24 V-Spannung an die Klemme 14 (X1.3)
angelegt. Durch die Spannung wird die Zehnerdiode V6 des Low-Side-Schalters 10 leitend
und an Pin 1 von V5 stellt sich über
den Spannungsteiler R6 und R7 eine Ansteuerspannung für V5 ein.
Durch die Ansteuerung von V3 schaltet der Kondensator C3 durch und
wird zwischen den Pins 4/2 und 3 leitend und schaltet 0 V an die
Spule 16 des Ventils 17 über die Klemme 15 (X4).
Dadurch wird die Ansteuerspannung des Transistors V10 (Darlington-Transistor 5)
kurzgeschlossen und V10 sperrt. Der Anschlußwiderstand 8 (R8)
wird abgeschaltet, wodurch keine Verlustleistung an 8 (R8)
entstehen kann. Gleichzeitig wird über die Diode 11 (V7)
die Spannung von +24 V an die Spule 16 des Ventils 17 über den
Gabelkontakt 15 (X4) geschaltet, wodurch die Spule 16 nun
anzieht. Des weiteren wird die Z-Diode V4 leitend und die Leuchtdiode 13 beginnt
zu leuchten. Die Widerstände
R4 und R5 dienen als Vorwiderstände
für die
Leuchtdiode 13. (LED H1). Die Diode 12 (V2) dient
als Freilaufdiode für
die Ventilspule 16.
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Die Überwachung
des Ventils 16 erfolgt nach dem Prinzip der Spannungsüberwachung.
Durch die Reihenschaltung der Entkopplungsdioden 11, 18,
der Ventilspule 16 und der Anschlußwiderstände 7, 8 stellt
sich an den Klemmen 6 des Überwachungsmoduls eine Spannung
ein, die durch die Brandmelde- und Steuerzentrale 1 ausgewertet
wird. Die Überwachungskreise
auf dem Modul sind jeweils identisch. Die Überwachungsspannung ist von
den jeweiligen Zuständen
der Primärsteuerleitung 2, 3 zu
dem Ventil mit Spule 16, 17 hin abhängig und
kann sich von Ventil zu Ventil deutlich unterscheiden.
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- 1
- Brandmelde-
und Steuerzentrale
- 2
- Primärsteuerleitung
1
- 3
- Primärsteuerleitung
2
- 4
- Darlington-Transistor
Primärleitung
1
- 5
- Darlington-Transistor
Primärleitung
2
- 6
- Klemme
(X1.1, X1.2, X1.3, X1.4)
- 7
- Anschlußwiderstand
R3
- 8
- Anschlußwiderstand
R8
- 9
- Low-Side-Schalter
der Primärsteuerleitung
1
- 10
- Low-Side-Schalter
der Primärsteuerleitung
2
- 11
- Diode
V7
- 12
- Diode
V2
- 13
- Leuchtdiode
V4
- 14
- Gabelkontakt
X3
- 15
- Gabelkontakt
X4
- 16
- Spule
- 17
- Ventil
- 18
- Diode
V8