DE2133457A1

DE2133457A1 - In sich fehlergeschuetzte anordnung zur ueberwachung zweier binaere signale verarbeitende signalkanaele auf antivalenz

Info

Publication number: DE2133457A1
Application number: DE19712133457
Authority: DE
Inventors: Uwe Bernhard
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1971-07-06
Filing date: 1971-07-06
Publication date: 1973-01-25
Also published as: FR2144726B3; DE2133457B2; NL155998B; DE2133457C3; NL7209069A; FR2144726A1; CH538226A; SE393689B

Description

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BROWN, BOVERI & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT \· } \.';,)'.>;;■>

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. -Nr. 567/71 , Mannheim, 29· Juni 1971

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"In sich fehlergeschützte Anordnung zur Überwachung zweier binäre Signale verarbeitende Siflnalkanäle auf Antivalenz"

Die Erfindung bezieht sich auf eine fehlergeschützte Anordnung zur Überwachung zweier binäre Signale verarbeitende Signalkanäle auf Antivalenz, wobei die Signalkanäle an je einen Signaleingang der Überwachungsanordnung angeschlossen sind und ein Prüfeingang der Überwachungsanordnung mit rechteckförmigen Prüfimpulsen beaufschlagt ist.

Zur Erhöhung der Fehlersicherheit von elektrischen Anlagen werden sämtliche elektronischen Steuerungsschaltungen zweifach ausgeführt und gleiche Steuersignalkanäle durch eine in sich fehlergeschützte Schaltungsanordnung (DT-OS 1 568 431) wird jedoch ein offener Steuersignaleingang, der· beispielsweise durch einen Drahtbruch zwischen einem Steuersignalkanal und dem betreffenden Signaleingang der Überwachungsanordnung verursacht sein kann, nicht von einem binären "L"-Signal des Steuersignals unterschieden, so daß ein derartiger häufig vorkommender Fehler nicht erkannt werden kann.

Bei einer weiteren bekannten Überwachungsanordnung (DT-OS 1 537 379) erfolgt die Prüfung auf Antivalenz der Signalkanäle und auf interne Fehler der Überwachungsanordnung mittels eines, gesonderten Prüfsignals, wobei interne Fehler, beispielsweise ein Kurzschluß zwischen Eingang und Ausgang der Überwachungsanordnung nicht unmittelbar, sondern lediglich als Phasenver- j

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Schiebung zwischen dem eingangs- und ausgangsseitigen Prüfsignal erkennbar sind. Dadurch ist eine zusätzliche Phasenvergleichseinrichtung erforderlich, die nicht nur einen Mehraufwand verursacht, sondern eine neue, zusätzliche Fehlerquelle darstellt, die ihrerseits überwacht werden muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfach aufgebaute, in sich fehlergeschützte Überwachungsanordnung anzugeben, die sämtliche auftretende Fehler unmittelbar durch ein charakteristisches Ausgangssignal anzeigt und deren Toleranzgrenzen für die verwendeten elektrischen Bauelemente so groß ist, daß Kennwertveränderungen der Bauelemente während einer längeren Betriebszeit ohne Einfluß auf die Betriebssicherheit sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Überwachungsanordnung eine von dem Prüfeingang gesteuerte Schaltstufe enthält, welche bei Antivalenz der Signalkanäle von jedem Prüfimpuls derart durchsteuerbar ist, daß während der Dauer eines Prüfimpulses eine stromleitende Verbindung zwischen den Signalkanälen gebildet ist.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Schaltstufe ein Transistor vorgesehen ist, welcher über einen Kollektorwiderstand mit einer Versorgungsspannungsquelle verbunden ist und über je einen Basiswiderstand sowie über je eine in Durchlaßrichtung angeordnete, an die Emitterelektrode angeschlossene Diode mit den Signalkanälen verbunden ist.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der Schaltstufe eine v/eitere Schaltstufe nachgeschaltet ist, die einen mit der Emitterelektrode auf Erdpotential gelegten Transistor aufweist, welcher basisseitig über einen ohmschen Spannungsteiler mit der Kollektorelektrode des Transistors der ersten Schaltstufe verbunden ist.

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In bevorzugter Weise besitzen die Signalkanäle je eine Endstufe mit einem in Basis-Emitterschaltung angeordneten Transistor.

Die Erfindung wird mit ihren Einzelheiten und Vorteilen anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels nä-j her erläutert; die Figur zeigt ein elektrisches Funktionsschalt-| bild der erfindungsgemäßen Überwachungsanordnung.

Die Überwachungsanordnung 1 weist die Signaleingänge 2 und 3 auf, die mit den Endstufen 4 und 5 der binären Signalkanäle 6 bzw.7 verbunden sind. Den Signaleingängen 2,3 ist die erste Schaltstufe 8 mit dem ersten Transistor 9 zugeordnet, der über je einen Basiswiderstand 10 bzw.11 und über je eine in Durchlaßrichtung angeordnete Diode 12 bzw.13 an die Signaleingänge 2,3 angeschlossen ist. Die Kollektorelektrode des Transistors 9 führt über den Widerstand 14 an die positive Klemme 15 einer nicht dargestellten Versorgungsspannungsquelle. Die Basiselektrode des Transistors 9 ist mit dem Prüfeingang 16 der Überwachungsanordnung 1 verbunden, welcher mit rechteckförmigen Prüfimpulsen angesteuert wird.

Die Endstufen 4 und 5 der Signalkanäle 6 und 7 weisen je einen Schalttransistor 17 bzw.18 in Basis-Emitterschaltung auf, d.h., die Emitterelektroden der Transistoren 17 und 18 sind auf Erdpotential 19 gelegt, während die Kollektorelektroden einerseits über je einen Widerstand 20 bzw.21 von einer nicht dargestellten ! Gleichspannungsquelle versorgt werden und andererseits mit je einem Signaleingang 2 bzw.3 der Überwachungsanordnung 1 verbunden sind. Die Basiselektroden der Transistoren 17 und 18 werden von je einem der Signalkanäle 6 bzw.7 angesteuert, die zur Über-

! tragung von binären "L"-oder "O"-Signalen dienen.

■ Liegen an den Basiselektroden der Transistoren 17,18 '^"-Signale an, so werden*die betreffenden Transistoren 17 bzw.18 durch-

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gesteuert, wodurch je eine stroraleitende Verbindung zwischen dem. entsprechenden Signaleingang 2 bzw.3 und Erdpotential 19 hergestellt wird. Führen dagegen die Signalkanäle 6 bzw.7 "O"-Signa-Ie, so sperren die betreffenden Transistoren 17 und 18 und die zugehörigen Signaleingänge 2 bzw.3 liegen auf den positiven Kollektorpotentialen der sperrenden Transistoren 17 bzw.18.

Die Überwachungsanordnung ist entsprechend der Funkt ions weise der Endstufen 4,5 so ausgelegt, daß der erste Transistor 9 nur dann von einem Prüf impuls an dem Eingang 16 getaktet werden kann, wenn der eine Signaleingang 2 bzw. 3 auf Erdpotential 19 und der andere Signaleingang 3 bzw. 2 auf dem Kollektorpotential des zu- ! gehörigen Transistors 18 bzw.17 liegt. Führt'beispielsweise der j Signalkanal 6 ein "L"-Signal und der Signalkanal 7 ein "O"-Sig-■ nal,so ist die Emitterelektrode des Transistors 9 über die Diode 12 und den durchgesteuerten Transistor 17 auf Erdpotential 19 gelegt. Von der an den Kollektorwiderstand 21 angeschlossenen Gleichspannungsquelle fließt dann über den Kollektorwiderstand 21, den Signaleingang 3 und den Basiswiderstand 11 ein Strom in die Überwachungsanordnung 1 hinein; dieser Strom fließt als Basisstrom über die Basis-Emitterstrecke des Transistors 9 und steuert diesen auf, sofern dessen Basiselektrode mit einem Prüfimpuls von dem Prüfeingang 16 her beaufschlagt ist. Die Kollektorelektrode des Transistors 9 ist dann im Gegentakt zu dem Prüfimpuls abwechselnd mit einem "L"- und einem "O"-Signal beaufschlagt Fehlt dagegen der Basisstrom oder der Prüfimpuls, so bleibt beispielsweise dann, wenn beide Signalkanäle 6 und 7 ein "O"-Signal führen. Die Signaleingänge 2 und 3 und damit die Emitterelektrode des Transistors 9 liegen dann auf dem positiven Kollektorpotential der Transistoren 17 und 18; da das Basispotential des -Transistors 9 um die Basis-Emitterspannung u_BE höher irft als das Emitterpotential, kann sich kein Basisstrom des

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Transistors 9 in der oben beschriebenen Weise ausbilden, so daß der Transistor 9 trotz vorhandenem Prüfimpuls nicht durchgesteuert wird.

Liegt der entgegengesetzte Fall vor, daß beide Signalkanäle 6 und 7 ein "L"-Signal führen, so liegen die Kollektorelektroden der Transistoren 17 und 18 auf Erdpotential 19, wodurch ein Potentialgefälle zwischen den Signaleingängen 2 und 3 fehlt und wie im vorgehenden Fall kein Strom in die Überwachungsanordnung 1 hineinfließen kann.

Auf Grund des Merkmals, daß die Kollektorelektrode des Transistors 9 nur dann im Gegentakt zu den Prüfimpulsen abwechselnd mit "L"-und "O"-Signalen belegt ist, wenn in dem einen Signaleingang 2 bzw.3 ein Strom hinein- und aus dem anderen Signaleingang 3 bzw.2 ein Strom herausfließt, ergeben sich wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Überwachungsanordnung. Und zwar wird jede Unterbrechung des oben beschriebenen Stromweges von der einen Kollektorelektrode des Transistors 17 bzw.18 zu der anderen Kollektorelektrode.des Transistors 18 bzw.17 als Fehler, d.h. als Dauer-"L"-Signal an der Kollektorelektrode des Transistors^erkannt. Derartige Unterbrechungen treten besonders häufig zwischen den Verbindungsleitungen der Signaleingänge 2 und 3 und der zugehörigen Ausgänge der Endstufen 4 und 5 auf. Es können aber auch Unterbrechungen innerhalb der betreffenden Schaltungselemente 9,10,11,12,13,17,18,20 und 21 selbst sein, die eine Unterbrechung des genannten Stromweges und damit eine Fehlermeldung bewirken können.

Da es häufig erwünscht ist, zwei oder mehrere Überwachungsanordnungen für je zwei Signalkanäle in Form einer Überwachungsschleife in Serie anzuordnen, wird das an der Kollektorelektrode des Transistors 9 anstehende Signal durch die zweite Schaltstufe 22 invertiert, so daß das Ausgangssignal jeder Überwa-

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chungsanordnung phasengleich zu seinem Eingangs-Prüfsignal ist. Als Schaltstufe 22 dient der Schalttransistor 23, dessen Basis- | elektrode über den ohmschen Spannungsteiler 24, 25 mit der KoI- i lektorelektrode des Transistors 9 verbunden ist. Die Emitter- ■ elektrode des Transistors 23 ist auf Erdpotential 19 gelegt, j während die Kollektorelektrode des Transistors 23 den Ausgang 26 der Überwachungsanordnung 1 bildet. Die Teilerwiderstände 24 und 25 des Spannungsteilers 24, 25 sind so bemessen, daß bei leiten-; dem Transistor 9 der Transistor 23 gesperrt wird. Da die Emitterelektrode des Transistors 23 auf ¹¹O" liegt, sind die Spannungsverhältnisse am Ausgang 26 eindeutig definiert. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß bei der Serienschaltung meh-1 rerer Überwachungsanordnungen 1 in jeder einzelnen Überwachungs-j anordnung gleiche Potentialverhältnisse vorliegen.

Die Serienschaltung von mehreren Uberwachungsanordnungen 1 wird häufig so ausgebildet, daß die auf einer gedruckten Leiterplatte angeordneten Überwachungsanordnungen 1 räumlich dicht nebenein- i ander in Gestellrahmen befestigt und durch Steckverbindungen j elektrisch miteinander verbunden sind. Diese Anbringung macht i es erforderlich, daß der Eingang 16 und der Ausgang 26 jeder Überwachungsanordnung 1 dicht nebeneinander angeordnet sind, wo-j durch die Gefahr eines Kurzschlußes zwischen dem Eingang 16 und > dem Ausgang 26 besteht. Dieser Störungsfall wird von der betref-j fend en Überwachungsanordnung ebenfalls als Fehler angezeigt. Und j zwar wird im Anschluß auf ein Eingangs- ^irO"-Signal, das den Transistor 23 durchsteuert, der mit dem Ausgang 26 kurzgeschlossene J Eingang 16 dauernd über den durchgesteuerten Transistor 23 auf j Erdpotential 19 gehalten. Anstelle der abwechselnden Folge von "L"- und "O"-Signalen führt daher der Ausgang 26 der überwachungsanordnung 1 ebenso v/ie in allen anderen beschriebenen Störungsfällen ein Dauer- "O"-Signal (entsprechend einem Dauer-"L"-Signal an der Kollektorelektrode des Transistors 9).

Der Vorteil der erfindüngsgemäßen Anordnung besteht darin, daß

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sämtliche auftretenden Fehler innerhalb der Überwachungsanordnung selbst sowie an den Verbindungsleitungen zwischen den zu überwachenden Signalkanälen und den betreffenden Signaleingängen dar Überwachungsanordnung in gleicher Weise wie die Äquivalenz der Signalkanäle als charakteristisches Dauer-"O"-Signal am Prüfimpuls, insbesondere an die nachgeschaltete Überwachungsanordnung einer Überwachungsschleife, erfolgt daher nur bei Antivalenz der Signalkanäle und bei einv/andfreier Funktion sämtlicher Teile der Überwachungsanordnung, so daß Falschmeldungen mit Sicherheit ausgeschlossen sind. Durch die Verwendung binärer Schaltelemente, die lediglich die Zustände "Spannung vorhanden" und "Spannung nicht vorhanden" anzuzeigen bzw. zu verarbeiten haben, ist darüber hinaus ein großer Fertigungstoleranzbereich sämtlicher Bauelemente der Überwachungsanordnung ermöglicht.

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Claims

Patentansprüche

1. In sich fehlergeschützte Anordnung zur Überwachung zweier * binäre Signale verarbeitende Signalkanäle auf Antivalenz, wobei die Signalkanäle an je einen Signaleingang der Überwachungsanordnung angeschlossen sind und ein Prüfeingang der Überwachungsanordnung mit rechteckförmigen Prüfimpulsen beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsanordnung (1) eine von dem Prüfeingang (16) gesteuerte

• Schaltstufe (8) enthält, welche bei Antivalenz der Signalkanäle (6,7) von jedem Prüfimpuls derart durchsteuerbar ist, daß während der Dauer eines Prüfimpulses'eine stromleitende Verbindung zwischen den Signalkanälen (6,7) gebildet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltstufe (8) ein Transistor (9) vorgesehen ist, welcher über einen Kollektorwiderstand (14) mit einer Versorgungspannungsquelle verbunden ist und über je einen Basiswiderstand (10,11) sowie über je eine in Durchlaßrichtung angeordnete, an die Emitterelektrode angeschlossene Diode (12,13) mit den Signalkanälen (6,7) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch, 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstufe. (8) eine weitere Schaltstufe (22) nachgeschaltet ist, die einen mit der Emitterelektrode auf Erdpotential (19) gelegten Transistor (23) aufweist, welcher basisseitig über einen ohmschen Spannungsteiler (24, 25) mit der Kollektorelektrode des Transistors (9) der ersten SchaVtstufe (8) verbunden ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Signalkanäle (6,7) je eine Endstufe (4,5) mit· einem in Basis-Emitterschaltung angeordneten Transistor (17 bzw. 18) besitzen.

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