DE2051857B2 - Einrichtung zur ueberwachung von zwei parallel geschalteten reglern - Google Patents

Description

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Er- leiter und damit eine Umschaltung auf den gerade findung vorgeschlagen, daß zwei über eine Weiche nicht in Betrieb befindlichen, möglicherweise defekansteuerbare Schaltungsanordnungen mit jeweils zwei ten Regler, erfolgt, muß die Möglichkeit bestehen, parallel geschalteten Spulen von zwei gepolten Relais auch eine solche Umschaltung selbsttätig zu korrivorgesehen sind, die beim Anstehen eines das Über- 5 gieren. Auch bei einem Kurzschluß des Regleroder Unterschreiten von an dem Hauptleiter anliegen- ausgangs, d. h. bei einem Zusammenbruch der Verden Spannungsgrenzwerten anzeigenden Signals er- sorgungsspannung der Überwachungseinrichtung, regt werden und von denen das eine Relais die Weiche muß diese für die erforderliche Zeit zur Umschaltung schaltet und das andere Relais vor und hinter den funktionsfähig bleiben. Zu diesem Zweck sieht eine Reglern angeordnete Umschalter betätigt. Während io zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung einen über also das eine Relais bei Über- oder Unterschreiten eine Diode vom Hauptleiter entkoppelten Speicherder für die Hauptleiterspannung gegebenen Grenz- kondensator vor, der die geringe statische Leistungswerte die Umschaltung von dem wahrscheinlich de- aufnahme der Überwachungseinrichtung kurzzeitig fekten Regler auf den in Reserve stehenden Regler deckt und dessen Ladespannung zur kurzzeitigen vornimmt, dient das andere Relais zum Umlegen der 15 Sicherstellung einer Speisespannung den über die Weiche. Diese Weiche speichert die Information der Weiche ansteuerbaren Schaltungsanordnungen zuge-Umschaltung dadurch, daß der als Weiche dienende führt ist.

Relaiskontakt einen möglicherweise nachfolgenden Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die

Impuls zur erneuten Umschaltung auf die zuvor nicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, im

angesteuerte Schaltungsanordnung leitet. Dadurch 20 folgenden näher erläutert. Es zeigt

wird eine Rückschaltung, beispielsweise bei einer Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der

durch ein falsches Kommando bewirkten Umschal- Stromversorgungsanlage eines Satelliten,

tung auf einen defekten Regler, ermöglicht. F i g. 2 das teilweise schematische Schaltbild der

In weiterer Ausbildung der Erfindung soll zur Überwachungseinrichtung.

Erfassung der Überschreitung des oberen Grenzwertes as In F i g. 1 ist mit 1 ein Solargenerator, mit 2 eine

der Hauptleiterspannung bzw. der Unterschreitung von einem Lade/Entlade-Regler 3 beschaltete

eines unteren Grenzwertes Überwachungsinstrumente Speicherbatterie 2, mit 5 der zu den Verbrauchern 9

vorgesehen sein, die über eine Oder-Verknüpfung führende Hauptleiter und mit 6 der Masseleiter be-

mit dem Eingang eines die Schaltungsanordnungen zeichnet. Am Hauptleiter 5 sind 2 parallelliegende

über die Weiche ansteuernden Multivibrators ver- 30 Regler 7 und 8 vorgesehen, die mittels zweier, vor

bunden sind. Dabei wäre es zweckmäßig, wenn als bzw. hinter den Reglern angeordneter Umschalter 4 a

Überwachungsinstrumente Schmitt-Trigger mit mög- und 4 b zu- bzw. abgeschaltet werden können. Diese

liehst kleinen Hysteresen und zudem als Impulsgeber Zu- bzw. Abschaltung der beiden Regler 7 und 8 wird

ein mit einer Verzögerung arbeitender Multivibrator von einer Überwachungseinrichtung 10 gesteuert,

vorgesehen sind. 35 Aus der F i g. 2 geht der Aufbau dieser Über-

Damit der als Weiche dienende Relaiskontakt vor wachungseinrichtung hervor. Dabei sind zwei einEintreffen des nächsten Impulses des Multivibrators ander parallelgeschaltete Schmitt-Trigger 14 und 15 umgeschaltet hat, müssen die Relaisschaltzeiten kür- mit möglichst kleiner Hysterese vorgesehen, die die zer bemessen sein als die Periodendauer des Multi- Spannung des Hauptleiters 5 überwachen. Von diesen vibrators. 40 spricht einer bei Überschreitung des oberen für die

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung Hauptleiterspannung vorgesehenen Grenzwertes und

weist jede Schaltungsanordnung einen Thyristor auf, der andere bei Unterschreitung des unteren Grenz-

bei dessen Zündung infolge eines vom Multivibrator wertes an. Die Ausgänge dieser Schmitt-Trigger 14

kommenden Signals die Relais durch Entladung eines und 15 sind über eine Oder-Verknüpfung 16 mit dem

parallelgeschalteten Kondensators erregt werden. 45 Eingang eines Multivibrators 17 verbunden. Der

Um bei Anwendung auf Stromversorgungsysteme Multivibrator 17 arbeitet über eine elektrische

für Satelliten auch die Möglichkeit der Umschaltung Weiche 18 auf jeweils eine von zwei einander ent-

per Telekommando sicherzustellen, soll vor der sprechenden Schaltungsanordnungen 46 und 47. Diese

Weiche ein Anschluß für die Eingabe eines TeIe- Schaltungsanordnungen weisen jeweils einen Thyri-

kommandos vorgesehen sein. Damit aber eine Fehl- 50 stör 19 bzw. 20 auf, bei dessen Zündung ein Konden-

umschaltung per Telekommando vermieden wird, die sator 31 bzw. 32 zur Entladung gebracht wird, so

beispielsweise dann erfolgen könnte, wenn die Über- daß zu diesem parallelliegende Relais 25 α und 26 a

wachungseinrichtung gerade von einem kurzschluß- bzw. 25 b und 26 b anziehen. Mit 27 bzw. 29 und 28

defekten Regler auf den intakten geschaltet hat und bzw. 30 sind zu den Relaisspulen parallelgeschaltete

danach per Telekommando ein Rückschalten auf den 55 Widerstände bzw. Dioden bezeichnet, während 35

defekten erfolgt, oder aber damit eine solche per bzw. 36 in Reihe liegende Widerstände sind. Schließ-

Telekommando erfolgende Fehlumschaltung korri- lieh sind noch aus den Widerständen 21 bzw. 23

giert werden kann, sind gemäß einer zweckmäßigen und den Kondensatoren 22 bzw. 24 bestehende

Weiterbildung der Erfindung zwei Transistorstufen i?C-Glieder vorgesehen.

und eine Oder-Verknüpfung vorgesehen, über die die 60 Über einen Eingang 45 besteht die Möglichkeit,

Eingabe des Telekommandos so lange abgeblockt ein Telekommando den Schaltungsanordnungen 46

wird, wie die den Relais parallelgeschalteten Konden- bzw. 47 zuzuführen. Die Eingabe des Telekommandos

satoren nicht voll aufgeladen sind. erfolgt dabei über einen Kondensator 41 vor der

Da bei Anwendung auf Stromversorgungssysteme Weiche 18, wird jedoch mit Hilfe zweier Transistorfür Satelliten bei einem Sonne-Schatten-Übergang 65 stufen 38 und 40 und einer durch die Dioden 33 während eines Erdumlaufs des Satelliten bei einer und 34 realisierten Oder-Verknüpfung so lange abgeungeregelten Hauptleiterspannung und abgeschalteter blockt, wie die den Relais 25 und 26 parallelgeschal-Batterie ein Spannungszusammenbruch im Haupt- teten Kondensatoren 31 bzw. 32 nicht voll aufge-

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laden sind. 37,42,43 und 44 sind dabei in dieser Nun können sich bei dem Betrieb einer solchen Schaltung vorgesehene Widerstände, während 39 eine Stromversorgungsanlage für Satelliten einige kritische in der Verbindung zwischen der Basis des Transistors Zustände ergeben, die in keinem Fall zu einem Aus-40 und dem Kollektor des Transistors 38 angeord- fall des Systems führen dürfen. Tritt beispielsweise nete Diode ist. 5 an dem gerade eingeschalteten Regler ein Kurzschluß

Um auch im Falle eines Kurzschlusses eines Regler- auf, so bricht dadurch die Spannung des Hauptausgangs für die zur Umschaltung erforderliche Zeit leiters 5 auf Null zusammen. Da der Hauptleiter auch funktionsfähig zu bleiben, ist der Überwachungs- die Überwachungseinrichtung 10 mit Energie versorgt, einrichtung ein parallelliegender Speicherkondensa- würde die Gefahr bestehen, daß eine Umschaltung tor 11 zugeordnet, der über einen Widerstand 13 und io auf den intakten Regler 8 nicht mehr möglich ist. eine Diode 12 vom Hauptleiter entkoppelt ist. Dies verhindert jedoch der Speicherkondensator 11,

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Über- der genügend Energie zur Umschaltung auf den inwachungseinrichtung soll im folgenden kurz beschrie- takten Regler zur Verfügung stellt,
ben werden: Dieser Speicherkondensator 11 greift auch dann

Der in der Stromversorgungsanlage eines Satelliten 15 ein, wenn beispielsweise infolge eines Sonnevorgesehene Regler hat die Aufgabe, die Spannung Schatten-Übergangs beim Erdumlauf des Satelliten des Hauptleiters auf einem, von geringen Abweichun- die vom Solargenerator gelieferte Spannung zusamgen abgesehen, konstanten Wert zu halten, um eine mengebrochen ist, die Batterie aber noch abgeschaltet Gefährdung der mitunter empfindlichen Verbraucher ist. Auch in diesem Fall ergibt sich eine Hauptleiterzu vermeiden. Überschreitet also die Spannung des 20 spannung von OVoIt, so daß die Überwachungs-Hauptleiters den oberen oder den unteren Grenzwert, einrichtung 10 den Eindruck gewinnt, der eingeschalso kann davon ausgegangen werden, daß der in Be- tete Regler sei defekt. Eine einmalige Umschaltung trieb befindliche Regler defekt ist. In diesem Fall könnte jedoch zur Folge haben, daß auf einen kurzmuß also der parallelliegende, in Reserve stehende schlußdefekten Regler umgeschaltet wird und damit zweite Regler an Stelle des ersten eingeschaltet wer- 25 ein weiteres Arbeiten der Stromversorgungsanlage den. Diese Umschaltung wird mit Hilfe der erfin- unmöglich wird. Aus diesem Grunde ist der dungsgemäßen Überwachungseinrichtung dadurch Speicherkondensator 11 so bemessen, daß er gerade verwirklicht, daß einer der beiden Schmitt-Trigger 14 genügend Energie liefert, um ein zweimaliges Schalten und 15 die Überschreitung des oberen oder die Unter- zu ermöglichen. Damit ist der vor dem Sonneschreitung des unteren Spannungsgrenzwertes erfaßt 30 Schatten-Übergang eingeschaltete Regler wieder und den Multivibrator 17 in Gang setzt. Auf Grund zugeschaltet und kann nach dem Austritt aus dem seines Aufbaus verzögert der Multivibrator mit Hilfe Schattenbereich erneut zu arbeiten beginnen. Ein einer Kondensator-Aufladung das zu verarbeitende Hängenbleiben auf einem kurzschlußdefekten Regler Signal. Der Ausgangsimpuls des Multivibrators wird kann also nicht erfolgen.

dann über die Weiche 18 auf den Thyristor 19 ge- 35 Ein anderer kritischer Moment kann sich dann führt, der durch seine Zündung die Entladung des ergeben, wenn kurz nach einer durch die ÜberKondensators 31 bewirkt. Diese Entladung des wachungseinrichtung infolge eines Defektes in einem Kondensators 31 hat zur Folge, daß die beiden Spulen Regler bewirkten Umschaltung mittels TeIe-25 a und 26 a der gepolten Relais 25 und 26 erregt kommando eine Rückschaltung vorgegeben wird, werden, wobei das Relais 26 die Umschalter 4 α und 40 Würde diese Rückschaltung erfolgen, bevor der 4 b betätigt, also den Regler 7 abschaltet und den Kondensator 31 oder 32 der gerade abgeschalteten Regler 8 zuschaltet, während das Relais 25 die Schaltungsanordnung wieder aufgeladen ist, so Weiche 18 umlegt. Ein später folgender Impuls des könnte die Uberwachungseinheit von dem defekten Multivibrators 17 würde also auf den Thyristor 20 Regler nicht mehr zurückschalten. Zur Rückschaltung der Schaltungsanordnung 47 geleitet und würde 45 ist nämlich erforderlich, daß der den Relaisspulen durch Entladung des Kondensators 32 die Relais- parallelliegende Kondensator entladen wird, wodurch spulen 25 b und 26 b erregen, so daß danach wieder die Relaisspulen erst erregt werden. Eine solche der Regler 7 eingeschaltet und die Weiche 18 sich kritische Situation wird dadurch vermieden, daß mit wieder in der in der Fig. 2 dargestellten Position Hilfe der beiden Transistorstufen 38 und 40 und der befindet. Damit der als Weiche 18 dienende Kontakt 50 durch die Dioden 33 und 34 realisierten Oder-Verdes Relais 25 vor Eintreffen des nächsten Impulses knüpfung die Eingabe eines Telekommandos vom des Multivibrators 17 umgeschaltet hat, müssen je- Anschluß 45 über den Kondensator 41 auf die doch die Relais-Schaltzeiten kürzer sein als die Weiche 18 so lange abgeblockt wird, wie nicht beide Periodendauer des Multivibrators. Kondensatoren 31 und 32 voll aufgeladen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 2 ansteuerbaren Schaltungsanordnungen (46,47) Patentansprüche: zugeführt ist.

1. Einrichtung zur Überwachung von zwei par-

abgeschalteten, in kalter Redundanz auf einen 5

gemeinsamen Hauptleiter arbeitenden Konstant-

spanmmgs-Reglern, insbesondere für Strom- Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung Versorgungssysteme von Satelliten, dadurch zur Überwachung von zwei parallelgeschalteten, in gekennzeichnet, daß zwei über eine kalter Redundanz auf einen gemeinsamen Haupt-Weiche (18) ansteuerbare Schaltungsanordnungen io leiter arbeitenden Konstantspannungs-Reglern, ins-(46, 47) mit jeweils zwei parallelgeschalteten besondere für Stromversorgungssysteme von Satel-Spulen (25 a, 26 a bzw. 25 b, 26 b) von zwei liten.

Relais (25, 26) vorgesehen sind, die beim An- Bei der Konzeption von Satelliten-Stromversor-

stehen eines das Über- oder Unterschreiten von gungssystemen spielt das Gewicht und die Zuverläs-

an dem Hauptleiter (5) anliegenden Spannungs- 15 sigkeit eine entscheidende Bedeutung. Zum einen ist

grenzwerten anzeigenden Signals erregt werden der für die Stromversorgungsanlage des Satelliten zur

und von denen das eine Relais (25) die Weiche Verfügung stehende Gewichts- und Raumanteil sehr

(18) schaltet und das andere Relais (26) vor und beschränkt, so daß auf größtmögliche Wirkungsgrade

hinter den Reglern (7, 8) angeordnete Umschalter der eingesetzten Geräte Wert gelegt werden muß, zum

(4 α, 4 b) betätigt. ao anderen darf die Mission eines kostspieligen Satelliten

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- nicht durch das Fehlverhalten einzelner elektrokennzeichnet, daß zur Erfassung der Überschrei- nischer Bauelemente oder Geräte gefährdet werden, tung des oberen Grenzwertes der Hauptleiter- so daß ihre Zuverlässigkeit von größter Wichtigkeit spannung bzw. der Unterschreitung eines unteren ist. Um gerade dem letzten Gesichtspunkt Rechnung Grenzwertes Überwachungsinstrumente (14,15) 35 tragen zu können, sind sogenannte Redundanzen, die vorgesehen sind, die über eine Oder-Verknüpfung in Geräte- und Bauteile-Redundanzen unterschieden (16) mit dem Eingang eines die Schaltungsanord- sind, vorgesehen. Während sich die Bauteile-Redunnungen (46, 47) über die Weiche (18) ansteuern- danzen auf einzelne Elemente, wie Widerstände, den Impulsgebers (17) verbunden sind. Transistoren, Kondensatoren u. dgl. beziehen, die bei-

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 30 spielsweise in einer sogenannten Quad-Schaltung zukennzeichnet, daß als Überwachungsinstrumente sammengeschaltet sind, spricht man von einer Geräte-(14,15) Schmitt-Trigger mit möglichst kleinen Redundanz, wenn beispielsweise zwei gleichwertige Hysteresen vorgesehen sind. Regler eine gemeinsame Last versorgen. Werden

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- deren Ein- und Ausgänge direkt zusammengeschaltet, kennzeichnet, daß als Impulsgeber ein Multi- 35 so liegt eine »heiße Geräte-Redundanz« vor, die bei vibrator mit einer durch eine Kondensator- Ausfall eines Reglers die automatische Übernahme aufladung bewirkten Verzögerung vorgesehen ist. der gesamten Last durch den anderen Regler sicher-

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 stellt.

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- Anders verhält es sich bei der sogenannten »kalten

zeiten der Relais (25,26) kürzer bemessen sind 4° Geräte-Redundanz«. Die ebenfalls doppelt vorhanals die Periodendauer des Impulsgebers (17). denen Regler sind hier nicht am Ein- und Ausgang

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 zusammengeschaltet, arbeiten also auch nicht gleichbis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schal- zeitig auf eine gemeinsame Last. Hier ist vielmehr tungsanordnung (46, 47) einen Thyristor (19, 20) immer nur ein Regler in Betrieb, während der andere aufweist, bei dessen Zündung infolge eines vom 45 in Reserve steht und bei Ausfall des ersten zugeschal-Impulsgeber (17) kommenden Signals die Relais- tet wird. Diese Anordnung weist gegenüber der ersten spulen (25 a, 26 a bzw. 25 b, 26 b) durch Ent- den Vorteil eines höheren Wirkungsgrades auf, der zu ladung eines parallelgeschalteten Kondensators einer Verringerung der für die Stromerzeugung not-(31,32) erregt werden. wendigen Solarzellen und damit zu einer Gewichts-

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 50 verminderung führt. Dabei kann die Umschaltung bis 6 in Anwendung auf Stromversorgungssysteme entweder selbsttätig oder durch Fernsteuerung, bei für Satelliten, dadurch gekennzeichnet, daß vor einem Satelliten z.B. vom Boden aus über TeIeder Weiche (18) ein Anschluß für die Eingabe kommando erfolgen. Bei einer solchen Anordnung eines Telekommandos vorgesehen ist. kann es vorkommen, daß die Umschaltung auf Grund

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge- 55 eines fehlerhaften Befehls, bei einem Satelliten z. B. kennzeichnet, daß zwei Transistorstufen (40,38) auf Grund eines von der Bodenstation aufgegebenen und eine Oder-Verknüpfung (33,34) vorgesehen falschen Kommandos, erfolgt, und sofort rückgängig sind, über die die Eingabe des Telekommandos so gemacht werden muß.

lange abgeblockt wird, wie die den Relais (25,26) Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

parallelgeschalteten Kondensatoren (31,32) nicht 60 eine Einrichtung zur Überwachung von zwei in kalter voll aufgeladen sind. Redundanz geschalteten Reglern zu schaffen, die bei

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, einer unzulässig großen Änderung der Spannung im dadurch gekennzeichnet, daß ein über eine Diode Hauptleiter eine selbsttätige Umschaltung von dem (12) vom Hauptleiter (5) entkoppelter Speicher- jeweils in Betrieb befindlichen auf den in Reserve kondensator (11) vorgesehen ist, dessen Lade- 65 stehenden Regler ermöglicht, die jedoch ein sofortiges spannung bei einem Zusammenbruch der Ver- Rückgängigmachen der Umschaltung, z.B. bei Ansorgungsspannung zur kurzzeitigen Sicherstellung wendung auf einen Satelliten durch Telekommando einer Speisespannung den über die Weiche (18) vom Boden aus, gestattet.