DE2136538A1

DE2136538A1 - Signaluberwachungsgerat

Info

Publication number: DE2136538A1
Application number: DE19712136538
Authority: DE
Inventors: Sterling Cheney Sawada Fred Hiroshi Scotia NY Barton (V St A )
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-07-28
Filing date: 1971-07-22
Publication date: 1972-02-10
Also published as: DE2136538C3; GB1334749A; DE2136538B2; JPS473571A; US3653019A; CH537588A

Description

Paienianwälie

Dr.-Ing. Wilhelm Reichel

Dipl-Ing. Wolfgang Reichel 6f A⁰I

6 Frankfurt a. M. 1
Parksiiaße 13

GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady, VStA

S i gnalüberwachungsgerät

Die Erfindung betrifft eine. Schaltung zum Überwachen der Licht· bogenbildungsspannung einer Generatorbürste, insbesondere einer Generatorbürsten-Lichtbogenbildungsspannung, bei der die Erregungsspannung, die an die Bürsten gelegt wird, sich wiederholende Störimpulse enthält, die durch das Schalten von Festkörperbauelementen erzeugt werden und deren Frequenz im gleichen Frequenzbereich wie die der Bürstenlichtbogenbildungsspannung liegt.

Bislang ist keine geeignete Vorrichtung zur Überwachung der Bürsten-Lichtbogenbildungsspannung in einem Generator bekannt geworden, für den Fall, daß die den Bürsten zugeführte Erregungsspannung starke Störimpulse enthält, deren Frequenz im \ gleichen Frequenzbereich wie die der Bürsten-Lichtbogenbildungsspannung liegt, die überwacht werden soll. Ohne ein Mittel zur Überwachung der Bürsten-Lichtbogenbildungsspannung tritt ein zu starker unerwarteter Lichtbogen auf, der eine ernsthafte Beschädigung der Bürstenhalterverspannungen und eine schnelle Zerstörung der Kollektorschleifringe bewirkt, wenn nicht sofort geeignete Maßnahmen zur Vermeidung einer Lichtbogenbildung oder deren Abhilfe ergriffen werden. Eine derart starke Beschädigung hat eine erhebliche Ausfallzeit

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für Reparaturzwecke und entsprechend hohe Kosten für zusätzliche Teile und entsprechende Absatzeinbußen für die Elektrizitätsgesellschaft zur Folge. Durch die Schaffung eines Mittels zur Überwachung des Zustande der Generatorbürsten und zur Anzeige eines allgemein schädlichen Zustands kann die Anlage zur Erneuerung der Bürsten während einer Zeit außer Betrieb gesetzt werden, in der der Energiebedarf verhältnismäßig gering ist, da ein unerwarteter Ausfall der Anlage zu Spitzenbedarfszeiten zu einer Überlastung des gesamten Netzes und einem "Totalausfall·¹ führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zu schaffen, das die Bürsten-Lichtbogenbildungsspannung selbst beim Auftreter von sich wiederholenden Storimpulsen, die im gleichen Frequenzband wie das zu überwachende Signal liegen, überwacht und ein Warnsignal erzeugt, wenn die Bürsten-Lichtbogenbildungsspannung einen vorbestimmten kritischen Wert überschreitet, dessen Höhe von der verwendeten Bürste abhängt. Das Gerät soll gleichzeitig in der Lage sein, das Generatorsystem abzuschalten, wenn ein gefährlicher Bürsten-Lichtbogenbildungszustand auftritt, bevor eine Lichtbogenbildung mit entsprechender Zerstörung auftreten kann. In dem Gerät soll gleichzeitig ein verzögertes Abtastintervall durch einen Störimpuls auslösbar sein, der im gleichen Frequenzband wie das zu überwachende Signal liegt. Die Überwachung soll unabhängig davon erfolgen, ob in dem überwachten Signal Störimpulse mit hoher Energie auftreten oder nicht. Ferner soll das Gerät einfach herzustellen sein und in zuverlässiger Weise ein Warnsignal abgeben, bevor eine zu starke Beschädigung der Generatorbürstenverspannungen und Kollektorschleifringe auftritt.

Die Erfindung macht von der Tatsache Gebrauch, daß der Bürstenkontakt sehr schnell schlechter und die Lichtbogenbildung zu

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stark wird, sobald die kritische Bürsten-Lichtbogenbildungsspannung überschritten ist.

Nach der Erfindung kann ein zusammengesetztes Eingangssignal, das das zu überwachende Informationssignal und sich wiederholende Störimpulse enthält und auch eine unerwünschte Niederfrequenzkomponente aufweisen kann, durch eine Hochpaß-Filterschaltung geleitet werden, um irgendeine niederfrequente Komponente aus dem Eingangssignal zu entfernen. Das resultierende Ausgangssignal des Filters wird sowohl einer Torschaltung als auch einer Rauschauslöseschaltung zugeführt, die nur dann einen Ausgangsauslöseimpuls erzeugt, wenn ein Störimpuls auftritt* d Der Auslöseimpuls, der beim Auftreten eines Störimpulses erzeugt wird, wird verzögert und dann zum Auslösen einer Impulsformerschaltung verwendet, dessen Ausgangssignal einer Torschaltung als Auftastsignal zugeführt wird. Das Ausgangssignal der Torschaltung, bei dem es sich um das gefilterte Eingangssignal handelt, das während einer vorbestimmten Zeitspanne in einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Auftreten eines Störimpulses überwacht wird, wird einer Schwellwertschaltung zugeführt, die nur dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Eingangssignal einen vorbestimmten Wert überschreitet, wobei die-

ses Ausgangssignal der Schwellwertschaltung zum Betätigen einer Warnvorrichtung oder Abschalten des dynamoelektrischen Systems verwendet werden kann. I

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen sind in den Ansprüchen gekennzeichnet. Sie werden im folgenden anhand von Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

Fig. 1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer bevorzugten Anordnung des nach der Erfindung ausgebildeten Geräts.

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Fig. 3 ist ein schematisches Schaltbild des Geräts.

Fig. 4 stellt den zeitlichen Verlauf elektrischer Signale dar, die an ausgewählten Punkten der Schaltung auftreten.

Fig. 5 stellt ein typisches zusammengesetztes Eingangssignal dar.

Nach Fig. 1 erhält eine Fileerschaltung 10 an ihrem Eingang ein zusammengesetztes Signal, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, das eine Gleichstromkomponente, eine schwache Welligkeitskomponente, sich wiederholende starke Störimpulse und ein zu überwachendes Informationssignal enthält, das im gleichen Frequenzband wie die Störimpulse liegt. Das Ausgangssignal der Filterschaltung 10 wird einer Torschaltung 12 und einer Rauschauslöseschaltung zugeführt. Die Rauschauslöseschaltung 13 kann Vo rspannungs- und Abkappmittel enthalten, um zu gewährleisten, daß ein Auslöseimpuls nur beim Auftreten eines starken Störimpulses und nicht durch das Informationssignal ausgelöst wird. Der aüsgangsseitige Auslöseimpuls der Rauschauslöseschaltung 13 wird einer Verzögerungsschaltung 14 zugeführt, bei der es sich um ein monostabiles Kippglied, das die Impulsformerschaltung 15 mit der Rückflanke seines Ausgangsimpulses auslöst, eine Verzögerungsleitung oder irgendeine andere geeignete an sich bekannte Verzögerungsschaltung handeln kann. Die Impulsformerschaltung 15 wird dann durch den verzögerten Auslöseimpuls der Rauschauslöseschaltung 13 ausgelöst, und das Ausgangssignal der Impulsformerschaltung wird der Torschaltung 12 zugeführt, um das Informationssignal in einer vorbestimmten Zeit und in einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Auftreten eines Störimpulses durchzuschalten bzw. abzutasten. Das abgetastete Ausgangssignal der Torschaltung 12 wird dann einer Schwellwertschaltung 16 zugeführt, die ihrerseits eine Warnvorrichtung oder irgendeine andere geeignete Sicherheitsschaltung in Betrieb

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setzt, z.B. einen Systemabschaltkreis, wenn die Amplitude des abgetasteten Signals einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Fig. 2 stellt ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung dar, bei dem ein zusammengesetztes Signal, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, das eine Bürsten-Lichtbogenbildungsspannung, eine durch ungenügende Glättung einer gleichgerichteten Netzwechselspannung hervorgerufene Welligkeit mit Netzfrequenz und weitgehend periodische starke Störimpulse aufweist, die durch das Schalten von Festkörper-Gleichrichtern erzeugt werden und im gleichen Frequenzbereich wie die Bürsten-Lichtbogenbildungsspannung liegen, von der posi- ( tiven Bürste 18 und der negativen Bürste 19 des Generators abgenommen wird. Diese Signale werden durch ein Hochpaß-Filter 20 geleitet, um irgendeine unerwünschte Niederfrequenzkomponente zu beseitigen, die eingangsseitig aufgrund einer ungenügenden Filterung am Ausgang von Festkörper-Gleichrichtern auftreten kann, die die Erregerspannung für die Feldwicklung des Generators erzeugen. Die beiden gefilterten Eingangssignale werden einer Abkappschaltung 21 zugeführt, die die positiven und negativen Amplituden des Signals begrenzt, um die sich an die Abkapperschaltung anschließende Schaltung zu schützen. Das eine der gefilterten Eingangssignale wird auch einer Abkapper- und Vorspannungsimpulsvorbereitungsschaltung 22 zugeführt, die das | Eingangssignal negativ vorspannt, die Bürsten-Lichtbogenbildungsspannung beseitigt und lediglich die positiven Störimpulse durchläßt, deren Amplitude begrenzt ist. Das Ausgangssignal der Schaltung 22 wird dann einem Verstärker 23 zugeführt, dessen Verstärkungsfaktor gleich 1 ist und der seinerseits ein erstes monostabiles Kippglied 24 auslöst. Das Ausgangssignal des ersten monostabilen Kippgliedes 24 wird einer Differenzierschaltung 25 zugeführt, und das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 25 wird über eine Gleichrichtungsvorrichtung 26 ge-

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leitet, die so gepolt ist, daß sie bewirkt, daß ein zweites monostabiles Kippglied 27 mit der Rückflange des vom ersten isonostabilen Kippglied 24 erzeugten Impulses ausgelöst wird. Der Ausgangsimpuls des zweiten monostabilen Kippgliedes 27 wird einer Torschaltung 28 zugeführt, die ein Signal abtastet bzw. durchläßt, das vom Verstärker 29 erzeugt wird, der gerade das stärkere Ausgangssignal des Abkappers 21 infolge der Anordnung zweier Dioden auf der Eingangsseite des Verstärkers durchläßt. Das Ausgangssignal der Torschaltung 28 wird dann über einen Verstärker 30, dessen Verstärkungsfaktor gleich 1 ist, einer Spitzenintegrationsschaltung 31 zugeführt, um ein sich änderndes Gleichsignal zu erzeugen, das der Spitzenamplitude des durchgeschalteten Informationssignals proportional ist, Dieses Gleichsignal des Spitzenintegrators 31 wird über einen Verstärker 32, dessen Verstärkungsfaktor gleich 1 ist, einem Differenzverstärker 33 zugeführt. Das zweite Eingangssignal des Differenzverstärkers 33 ist eine unterschiedlich einstellbare Gleichspannung, die von einer einstellbaren geregelten Spannungsquelle 34 erzeugt wird. Der Differenzverstärker 33 erzeugt ein Signal, um eine Warnvorrichtung 35 nur dann in Betrieb zu setzen, wenn das durchgeschaltete spitzenintegrierte Eingangssignal des Differenzverstärkers die voreingestellte Eingangsspannung überschreitet. Ein Rauschgenerator 36 kann mit dem einen Eingang der Klipperschaltung 21 über einen Schalter 37 verbunden werden, um die Funktion eines Teils der Überwachungs- und Warnschaltung zu überprüfen.

Fig. 3 zeigt ein ausführlicheres Schaltbild des Blockschaltbildes nach Fig. 2, bei dem alle mit B+ bezeichneten Punkte mit dem positiven Pol einer geregelten Gleichspannungsquelle und alle mit B- bezeichneten Punkte mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle verbunden sind. Das zusammengesetzte Eingangssignal von der positiven Bürste 18 wird über ein Hochpaß- Filter geleitet, das aus einem Kondensator 50, einem ohmschen

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Widerstand 51, einem Kondensator 52 und einem ohmschen Widerstand 53 besteht, während das zusammengesetzte Signal von der negativen Bürste 13 über ein Hochpaß-Filter geleitet wird, das aus einem Kondensator 54, einem ohmschen Widerstand 55, einem Kondensator 56 und einem ohmschen Widerstand 57 besteht. Ein Teil des gefilterten Eingangssignals wird am Punkt 58 abgenommen und über einen Kondensator 59 dem Verbindungspunkt ohmscher Widerstände 60 und.61 zugeführt, die zusammen mit einer Zener-Diode 62 eine negativ vorgespannte Abkapperschaltung bilden. Der andere Anschluß des Widerstands 60 ist mit B- verbunden, während der andere Anschluß des Widerstandes 61 mit der Kathode der Zener-Diode 62 verbunden ist, dessen Anode auf t Massepotential liegt. Das negativ vorgespannte abgekappte Ausgangssignal wird einem Emitterfolger zugeführt, der aus einem Transistor 63 und einem Widerstand 64, die zwischen B+ und B-liegen, besteht. Das Ausgangssignal des Emitterfolgers wird am Widerstand 64 abgenommen und ist ein positiver Impuls, der einem positiven Störimpuls auf der Eingangsseite entspricht und zum Auslösen eines herkömmlichen und an sich bekannten monostabilen Kippgliedes 64 verwendet wird, das aus Transistoren 65 und 66 besteht, deren Kollektoren jeweils über ohmsche Widerstände 67 und 68 mit B- verbunden sind, während die Emitter der Transistoren 65 und 66 über einen gemeinsamen ohmschen Widerstand 69 mit Masse verbunden sind. Das Kollektorsignal | des Transistors 66 ist mit der Basis des Transistors 65 über ein Parallel-RC-Glied, bestehend aus einem ohmschen Widerstand 70 und einem Kondensator 71, verbunden, während die Basis des Transistors 65 über einen ohmschen Widerstand 72 mit Masse verbunden ist. Das Kollektorsignal des Transistors 65 ist mit der Basis des Transistors 66 über einen Kondensator 73 verbunden, während die Basis des Transistors 66 über einen ohmschen Widerstand 74 mit B- verbunden ist. Der positive Auslöseimpuls wird direkt dem Kollektor 75 des Transistors 65 und über den Kondensator 73 der Basis 76 des Transistors 66 zugeführt. Die

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Impulsdauer des negativen Ausgangsimpulses des monostabilen Kippgliedes 24 wird im wesentlichen durch die RC-Zeitkonstante des Widerstands 74 und Kondensators 73 bestimmt. Das Ausgangssignal des ersten monostabilen Kippgliedes 24 wird einer Differenzierschaltung zugeführt, die aus einem Kondensator 77 und einem ohmschen Widerstand 78 besteht, und wird dann einer Diode 26 zugeführt, die nur positive Impulse durchläßt, die durch die Differentiation der Rückflanke des Ausgangsimpulses des monostabilen Kippgliedes 24 erzeugt werden. Der Rückflankenimpuls, der am ohmschen Widerstand 79 entsteht, wird zum Auslösen eines zweiten monostabilen Kippgliedes 27 verwendet, das Transistoren 80 und 81 enthält, deren Kollektoren jeweils über ohmsche Widerstände 82 und 83 mit B+ verbunden sind, während ihre Emitter über einen gemeinsamen ohmschen Widerstand 84 mit Masse verbunden sind. Das Kollektorsignal des Transistors 81 wird der Basis des Transistors 80 über das Parallel-RC-Netzwerk aus einem Widerstand 85 und Kondensator 85 zugeführt, während die Basis des Transistors 80 über den Widerstand 79 mit Masse verbunden ist. Das Kollektorsignal des Transistors 80 wird der Basis des Transistors 81 über einen Kondensator 87 zugeführt, während die Basis des Transistors 81 über einen ohmschen Widerstand 88 mit B+ verbunden ist. Der am ohmschen Widerstand 79 gebildete Impuls wird direkt der Basis des Transistors 80 und über den Kondensator 86 dem Kollektor 89 des Transistors 81 zugeführt. Die Impulsdauer des Ausgangsimpulses des zweiten monostabilen Kippgliedes wird im wesentlichen durch die Zeitkonstante des RC-Gliedes bestimmt, das aus dem ohmschen Widerstand 88 und dem Kondensator 87 gebildet ist. Der positive Ausgangsimpuls des zweiten monostabilen Kippgliedes 27 wird der Basis des Transistors 90 über eine Parallel-RC-Trennschaltung zugeführt, die aus einem Kondensator 91 und einem ohmschen Widerstand 92 gebildet ist. Wenn der Basis 93 des Transistors 90 ein positiver Impuls zugeführt wird, wird der Transistor 90 gesperrt, so daß er das Kurzschließen des Transistors 94 unter- -bricht.

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Die an den Widerständen 53 und 97 gebildeten gefilterten ¹EIngangssignale werden jeweils über ©hinsehe Widerstände 95 und 96 Abkapperschaltungen zugeführt,· die jeweils aus paarweise gegensinnig in Reihe geschalteten Zener-Dioden 97, 98 und 99, 100 bestehen» Diese gefilterten und gekappten Signale werden dann über leicht in Vorwärtsrichtung vorgespannte Dioden 101 und 102 der Basis 103 eines Transistors 104 zugeführt. Die Dioden 101 und 102 werden jeweils über die ohmschen Widerstände 95, 105 und 96, 106 von B-f in Durchlaßrichtung vorgespannt. Der Transistor 104 ist in Emitterfolgerschaltung zwischen B+ und B- geschaltet, wobei das Ausgangssignal des Emit» terfolgers, das am ohmschen Widerstand 107 gebildet wird, der Basis 108 des Transistors 94 über die überbrückten Anschlüsse A und B einer Anschlußplatte 109 zugeführt wird» Die Ansehlußplatte 109 dient dazu, die Überwachungsschaltung vielseitiger zu gestalten, so daß sie auch in einem System verwendet werden kann/ in dem keine starken Störimpulse auftreten* Dioden 110 und 111 werden jeweils zum Schutz von Transistoren 94 und 90 vor Schaltimpulsen verwendet. Das Ausgangssignal der Torschaltung 28 vilrd an einem ohmschen Widerstand 112 gebildet, wenn ein positiver Impuls an der Basis 93 des Transistors 90 auftritt, und das Ausgaagssignal wird der Basis 113 eines Transistors 114 über die überbrückten Anschlüsse C und D der Anschlußplatte 109 zugeführt. Ein Transistor 114 ist als Emitterfolger geschaltet, dessen Ausgangssignal an einem ohmschen Widerstand 115 gebildet und über einen ohmschen Widerstand 116 einer. Spitzenintegrierschaltung zugeführt wird, di© aus eisern-Gleichrichter 117, eiaeia Kondensator 118 und einem ohmsehen Widerstand 119 besteht₀ Das Ausgangssignal der Spitzenintegriersehaltung wird dem Tor 120 eines Feldeffekttransistors 121 zugeführt, der als Quellenfolger geschaltet ist« Das Aösgangs» signal der Quellenfolgerschaltung wird an einem onmsQhe-n Widerstand 122 und ääfteta Ptätmt&mmt®® l%'£ ®®b$,%u@t₉ 4i@ g®m34©l zwischen der Quelle 124 des Feldeffekttransistors 221 und_;B»

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liegen. Das Ausgangssignal des Quellenfolgers wird am Abgrifi 125 des Potentiometers 123 abgenommen und über einen ohraschen Widerstand 126 der Basis 127 eines Transistors 128 zugeführt, der als Emitterfolger geschaltet ist. Dioden 129, 130, 131 und 132 sind in Durchlaßrichtung vorgespannt und in Reihe mit einem ohmschen Widerstand 133 zwischen die Basis 127 eines Transistor: 128 und Masse geschaltet, um Gleichstromverschiebungen zu kompensieren, die durch Änderungen des thermisch erzeugten Kollektorstroms (Ico) in dem Transistor aufgrund von Temperaturschwan·= kungen hervorgerufen werden. Das Ausgangssignal des Transistors 128 wird an einem ohmschen Widerstand 134 gebildet und über einen Entkopplungswiderstand 135 einem Ausgangsanschluß 0 an der Anschlußplatte 109 und der Basis 136 eines Transistors 137 zugeführt, der mit einem Transistor 138 zu einem Differenzverstärker verbunden ist. Die Emitterkollektorstrecke des Transistors 139 und der Emitterwiderstand 161 sind in Reihe mit den parallelen Emitterkollektorstrecken beider Transistoren 137 und 138 geschaltet, wobei die Basis 140 des Transistors 139 mit einem konstanten Potential an einem Verbindungspunkt ohmscher Widerstände 141 und 142 verbunden ist, die eine Spannungsteilerschal tung zwischen B+ und Masse bilden und dadurch eine konstante Vorspannung am Widerstand 139 erzeugen, um im Differenzverstärker 34 einen konstanten Strom hervorzurufen. Die Basis 143 des Transistors 138 ist mit einem konstanten Gleichpotential über den Abgriff 144 eines Potentiometers 145 verbunden, das seinerseits an einer Zener-Diode 146 liegt, während die Parallelschaltung aus Zener-Diode 146 und Potentiometer 145 mit einem ohmschen Widerstand 147 in Reihe an B+ liegt. Der Kollektor des Transistors 138 ist mit B+ über einen ohmschen Widerstand 148 und eine Schutzdiode 149 verbunden, während der Kollektor des Transistors 137 mit B+ über ohmsche Widerstände 150 und 151 verbunden ist und das Ausgangssignal des Differenzverstärkers am Widerstand 151 gebildet und der Basis 152 des Transistors 153 zugeführt wird. Die Diode 149 liegt zwischen

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dem Emitter 154 eines Transistors 153 und B+, um für eine Vorspannung des Transistors 153 zu sorgen. Eine Relaiswicklung 155, die Relaiskontakte 156 und 157 aufweist, die zur Betätigung einer Warnvorrichtung oder zum Abschalten des Systems bei Erregung der Relaiswicklung 155 verwendet werden, ist zwischen den Kollek· tor 158 des Transistors 153 und Masse geschaltet, wobei eine Schutzdiode 159 parallelgeschaltet ist, um negative Impulse, die in der Relaiswicklung 155·,erzeugt werden, an einer Zerstörung des Transistors 153 zu hindern.

Ein Rauschgenerator 36 kann zum Prüfen der Funktion des Überwachungssystems, mit Ausnahme der Tor- und Torsteuerschaltungen i in dem Überwachungssystem, durch Schließen mechanisch gekoppelter Schalter 37 und 160 verwendet werden. Wenn die Kontakte des Schalters 160 geschlossen sind, wird eine positive Spannung von B4- dem Rauschgenerator zugeführt, bei dem es sich um irgendeinen an sich bekannten Rauschgenerator handeln kann, z.B. eine Schaltung, die das von einer Zener-Diode, die bis in die Nähe des Knickpunkts ihrer Kennlinie vorgespannt ist, erzeugte Rauschen verstärkt. Das Ausgangssignal des Rauschgenerators wird der Anode der Diode 101 über die geschlossenen Kontakte des Schalters 37 zugeführt.

Wie bereits erwähnt wurde, dient die Anschlußplatte 109 dazu, die Verwendbarkeit der Überwachungs- und Warnschaltung viel- " seitiger zu gestalten. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß, wenn die Brücken zwischen den Anschlüssen A und B und zwischen den Anschlüssen C und D entfernt werden und die Anschlüsse A und D überbrückt werden, die Torschaltung vollständig kurzgeschlossen ist, wodurch die Verwendung der Überwachungsschaltung in einem System ermöglicht wird, in dem keine starken Störirapulse auftreten. Ferner stellt der Anschluß 0 as der Anschlußplatte 109 ein zweckmäßiges Mittel zur Überwachung des Eingangssignals des Differenzverstärkers dar, denn er kann

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als Ausgang eines dynamoelektrischen Systems verwendet werden, dem eine andere Schwellwertschaltung zur Verfügung steht.

Fig. 4 stellt in zeitlicher Relation den Verlauf von Signalen dar, die an verschiedenen Punkten des Systems auftreten, wobei das gefilterte und abgekappte Eingangssignal der Torschaltung in Fig. 4a dargestellt und die Abtastzeit entsprechend gekennzeichnet ist. Fig. 4b-.stellt den positiven Ausgangsimpuls des zweiten monostabilen Kippgliedes 27 dar, der den Auftastimpuls für die Torschaltung 28 bildet. Fig. 4c stellt den negativen Ausgangsimpuls des ersten monostabilen Kippgliedes 24 dar, dessen Differentiation in Fig. 4d dargestellt ist, wobei der durch die Differentiation gebildete positive Impuls 205 zum Auslösen des zweiten monostabilen Kippgliedes 27 verwendet wird.

Wi rkungswe i se

Das RC-Filter in dem Überwachungszweig für die positive Bürste, der die Bauelemente 50, 51, 52 und 53 enthält, und die KC-Filter schaltung in dem Überwachungszweig für die negative Bürste, der die Bauelemente 54, 55, 56 und 57 enthält, lassen nur die höherfrequenten Komponenten der Signale durch, die an den Bürsten und 19 abgenommen werden und in Fig. 5 dargestellt sind. Ein Teil des teilweise gefilterten Signals wird am Punkt 58 abgenommen und über einen Koppelkondensator 59 einer negativ vorgespannten Abkapperschaltung zugeführt, die aus Widerständen und 61 und einer neativ leicht vorgespannten Zener-Diode 52 besteht. Wegen der Polarität der Zener-Diode 62 wird der gesamte negative Teil des Signals gegen Masse kurzgeschlossen, und wegen der an die Zener-Diode 62 angelegten negativen Vorspannung wird ein Teil des positiven Signals ebenfalls gegen Masse kurzgeschlossen. Der positivere Teil des Eingangssignals,

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hauptsächlich der positive Störimpuls, wird der Basis des Transistors 63 solange zugeführt, bis die Amplitude des positiven Störimpulses die Durchbruchspannung der Zener-Diode 62 überschreitet. Der aus dem Transistor 63 und dem Widerstand 64 gebildete Emitterfolger verstärkt diesen Impuls und dient zur Entkopplung von Abkapperschaltung und Kippglied 24.

Die Wirkungsweise des monostabilen Kippgliedes ist an sich bekannt und braucht hier daher nicht ausführlich beschrieben zu werden. Es genügt darauf hinzuweisen, daß das monostabile Kippglied einen einzigen weitgehend rechteckförmigen Impuls in Abhängigkeit von jedem Auslöseimpuls erzeugt und die Dauer dieses rechteckigen Impulses im wesentlichen durch die RC-Zeitkonstante von Widerstand 74 und Kondensator 73 bestimmt wird. Die Hauptfunktion des ersten monostabilen Kippgliedes 24 besteht in der Ausbildung einer Verzögerung, bevor das zweite monostabile Kippglied 27 ausgelöst wird, und da die Dauer des Störimpulses und die sich an einenStörimpuls anschließende abklingende Schwingung in Abhängigkeit von der Belastung des Kreises, der die Störimpulse erzeugt, ändern können, kann es notwendig sein, den Betrag dieser Verzögerung einstellbar zu machen Die Länge dieser Verzögerung hängt von der Dauer des Ausgangsimpulses des ersten monostabilen Kippgliedes 24 ab, und diese Einstellung kann dadurch erfolgen, daß man die Werte des Wider-Stands 74 und Kondensators 73 ändert, da die Zeitkonstante dieses RC-Gliedes das Produkt dieser beiden Werte und die Impulsdauer des Ausgangsimpulses direkt proportional dieser Zeitkonstanten ist. Der am Widerstand 64 gebildete Ausgangsimpuls des Emitterfolgers löst das monostabile Kippglied aus, das daraufhin einen negativen Ausgangsimpuls, wie er in Fig. 4c dargestellt ist, des Transistors 66 erzeugt, der dann durch den Kondensator 77 und den Widerstand 78 differenziert wird, wodurch ein negativer Impuls 206 aus der Vorderflanke und ein positiver Impuls 205 aus der Rückflanke des Ausgangsimpulses

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des ersten monostabilen Kippgliedes 24 erzeugt wird, wie es in den Fig* 4c - 4d dargestellt ist. Die Diode 26 läßt nur den positiven Impuls 205 zur Basis des Transistors 80 durch, so daß das zweite monostabile Kippglied 27 ausgelöst wird. Die Wirkungsweise des zweiten monostabilen Kippgliedes 27 ist ebenfalls an sich bekannt und braucht daher hier ebenfalls nicht ausführlich beschrieben zu werden. Es genügt darauf hinzuweisen, daß der Kondensator 87 und der Widerstand 88 weitgehend die Dauer des Ausgangsimpulses bestimmen, der seinerseits die Länge des Durchschalt- bzw. Abtastintervalls steuert. Der Ausgangsimpuls des monostabilen Kippgliedes 27, das in Fig. 4b dargestellt ist, wird am Kollektor 89 des Transistors 81 abgenommen und über eine Entkopplungsschaltung, bestehend aus der Parallelschaltung von Kondensator 91 und Widerstand 92, der Basis 93 des Transistors 90 in der Torschaltung 28 zugeführt und wirkt als Auftast- oder Durchschaltsignal.

Gleichzeitig während das Auftastsignal in der Torsteuerschaltung erzeugt wird, werden die Ausgangssignale der RC-Filterschaltungen, die die Bauelemente 50, 51, 52 und 53 und die Bauelemente 54, 55, 56 und 57 enthalten, jeweils über die Widerstände 95 und 96 den Abkapperschaltungen zugeführt, die jeweils aus den Zener-Dioden 97, 98 und 99, 100 gebildet sind. Die Abkapperschaltungen in den Zweigen für die positive und die negative Bürste sind gleich, so daß nur eine erläutert wird. Die Zener-Dioden 88 und 89 sind entgegengesetzt gepolt zwischen der Signalleitung 158 und Masse in Reihe geschaltet. Die Folge der gegensinnigen Polung der Zener-Dioden ist, daß bei jeder Polarität des Signals eine Zener-Diode leitend ist und die andere Zener-Diode leitend wird, wenn die Amplitude des Signals ihre Durchbruchspannung überschreitet. Das gefilterte und abgekappte Signal, das in Fig. 4a dargestellt ist, wird dann über die geringfügig in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode 101 der

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Basis 103 des Transistors 104 zugeführt, der als Emitterfolger geschaltet ist. Die Diode 101 erhält ihre positive Vorspannung von B+ über die Widerstände 95 und 105. Der Zweck der Dioden und 102 besteht darin, zu gewährleisten, daß sich Signale, die in den beiden Zweigen auftreten, nicht gegenseitig aufgrund augenblicklicher Phasenveränderungen aufheben, und zn gewährleisten, daß das stärkere der beiden Signale stets der Basis 103 des Transistors 104 zugeführt wird, und einen Schutz für den Basiskreis des Transistors 104 zu bilden. Das Ausgangssignal des Emitterfolger, das sowohl begrenzte Störimpulse als auch das zu überwachende Infbrmationssignal enthält, wird am Widerstand 107 gebildet und über die überbrückten Anschlüsse A und B der Anschlußplatte 109 der Basis 108 des Transistors 94 züge- ι führt.

Die Torschaltung 28 beseitigt den Störimpuls aus dem Signal und läßt ein Signal nur in einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Auftreten eines Störimpulses durch, der durch die Impulsdauer des monostabilen Kippgliedes 24 bestimmt ist, für eine Zeitspanne, die durch die Impulsdauer des Kippgliedes 27 bestimmt ist. Der positive Ausgangsimpuls des monostabilen Kippgliedes 27 wird der Basis 93 des Transistors 90 zugeführt, wodurch der Transistor 90 während dieses Intervalls gesperrt wird. Wenn das monostabile Kippglied 27 seinen Ruhezustand einnimmt, steueri sein Ausgangssignal den Transistor 90 voll durch, so daß der Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors 94 kurzgeschlossen wird, * was zur Folge hat, daß die Torschaltung 28 kein Ausgangssignal mehr abgibt. Die Dioden 110 und 111 dienen jeweils zum Schutz der Emitterkreise und zur Vorspannung der Transistoren 94 und 93. Das Ausgangssignal der Torschaltung 28 wird am Widerstand 112 während des Durchschalt- oder Abtastintervalls gebildet und normalerweise über die überbrückten Anschlüsse C und D der Anschlußplatte 109 der Basis 113 des Transistors 114 zugeführt.

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Der Transistor 114 ist als Emitterfolger geschaltet, wobei sein Ausgangssignal am Widerstand 115 gebildet und über den Widerstand 116 der Spitzenintegrierschaltung zugeführt wird, die aus der Diode 117, dem Kondensator 118 und dem Widerstand 119 besteht. Die Spitzenintegrierschaltung wirkt ähnlich wie ein Einweg-Gleichrichter mit Glättungsschaltung, der ein sich änderndes Gleichsignal in Abhängigkeit von dem abgetasteten, sich ändernden Bürsten-Störinformationssignal erzeugt, das durch denjenigen Teil des in Fig. 4a dargestellten Signals dargestellt wird, der innerhalb der Abtastzeit liegt. Dieses sich ändernde Gleichsignal wird dann dem Tor 120 des Junction-Feldeffekttransistors 121 zugeführt, der als Quellenfolger geschaltet ist, wobei das Signal an der Parallelschaltung gebildet wird, die aus dem Widerstand 122 und dem Potentiometer 123 besteht, die in dem Quellenkreis liegen. Das Ausgangssignal des Quellenfolgers wird über den Abgriff 125 des Potentiometers 123 abgenommen und über einen Trennwiderstand 126 der Basis 127 des Transistors 128 zugeführt.

Der Transistor 128 ist als Emitterfolger geschaltet, wobei der Widerstand 133 und die in Durchlaßrichtung vorgespannten Dioden 129, 130, 131 und 132 in Reihe zwischen der Basis 127 des Transistors 128 und Masse liegen, um für eine thermische Stabilität des direkt gekoppelten Verstärkers durch Bildung eines Nebenschlußzweiges für thermischen Strom (I„_rt) des Transistors 128

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zu sorgen. Die Dioden 129 - 132 und der Widerstand 152 sollten so gewählt sein, daß der Vorstrom der Dioden im wesentlichen gleich dem thermischen Transistorstrom (I ) ist, der über diese Dioden abgeleitet wird, um für die thermische Stabilität zu sorgen. Das Ausgangssignal des Emitterfolgers wird am Widerstand 13« gebildet und über einen Trennwiderstand 135 sowohl dem Ausgangsanschluß O an der Anschlußplatte 109 und der Basis 136 des Transistors 137 zugeführt, der im Differenzverstärker 34 angeordnet ist.

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Ein Konstantstrom wird Über den Differenzverstärker 34 aufrechterhalten, und zwar durch den konstant vorgespannten Transistor 139, der in den Emitter-Masse-Kreisen der Transistoren 137 und 138 des Differenzverstärkers 34 liegt. Eine geregelte einstellbare Spannung wird der Basis 143 des Transistors 138 über das Potentiometer 135 zugeführt, so daß am Widerstand 151 nur dann ein Ausgangssignal gebildet werden kann, wenn das Eingangssignal an der Basis 136 des Transistors 137 das konstante Potential überschreitet, das der Basis 143 des Transistors 138 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 34 , das am Widerstand 151 gebildet wird, wird der Basis 152 des Transistors 153 zugeführt, und dieses Ausgangssignal bewirkt, ( daß der Transistor 153 leitend wird, wenn das Eingangssignal an der Basis 136 des Transistors 137 die eingestellte Spannung an der Basis 143 des Transistors 148 überschreitet, wodurch die Relaiswicklung 155 erregt wird, die ihrerseits durch Betätigung ihrer Kontakte 156 und 157 entweder das Warnsignal einer Warnvorrichtung oder das Abschalten des Generatorsystems auslöst.

Diese Überwachungseinrichtung kann zur Überwachung irgendeines Signals verwendet werden, das annähernd periodische, unerwünscht Störimpulse enthält. Ferner kann die Schaltung auf die verschiedenste Weise abgeändert und dennoch das gleiche Ergebnis erzielt werden. So können beispielsweise Vakuumröhren oder Nuvistoren * anstelle von Transistoren oder eine Verzögerungsleitung anstelle des monostabilen Kippgliedes verwendet werden. Es können auch andere Impulsschaltungen, wie eine Schmitt-Triggerschaltung, zur Erzeugung des Auftastimpulses für die Torschaltung anstelle des zweiten monostabilen Kippgliedes verwendet werden. Diese und andere Abänderungen des dargestellten Ausführungsbeispiels liegen im Rahmen der Erfindung.

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Claims

Patentansprüche

Iy Gerät zum Überwachen eines zusammengesetzten Signals, das ein Informationssignal und sich wiederholende Störimpulse enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Informationssignalkanal, einen Steuersignalkanal und eine Torvorrichtung mit einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang und einem Ausgang, eine den Informationssignalkanal mit dem ersten Eingang der Torvorrichtung verbindende Vorrichtung und eine den Steuersignalkanal mit dem zweiten Eingang der Torvorrichtung verbindende Vorrichtung enthält, daß der Steuersignalkanal eine Vorrichtung (13) zur Erzeugung eines Auslöseimpulses nur in Abhängigkeit vom Auftreten eines Störimpulses, eine Verzögerungsvorrichtung (14) zum Verzögern des Auslöseimpulses und eine Impulsformervorrichtung (15) enthält, die durch den verzögerten Auslöseimpuls ausgelöst wird, so daß sie ein Auftastsignal erzeugt, und daß der Informationssignalkanal eine Vorrichtung (10) zum Durchleiten eines Signals durch die Torvorrichtung (12), die durch das Auftastsignal derart aufgetastet wird, daß sie das Informationssignal nur während einer vorbestimmten Zeitspanne in einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Auftreten eines Störimpulses auftastet, und eine Vorrichtung enthält, die derart.betreibbar ist, daß sie ein Ausgangssignal am Ausgang der Torvorrichtung erzeugt.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Torvorrichtung (28) eine Spitzenintegriervorrichtung (31) nachgeschaltet ist, die ein Signal erzeugt, das der Amplitude des Informationssignals zwischen Störimpulsen proportional ist.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenintegriervorrichtung eine Schwellwertvor-

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richtung (33, 34) nachgeschaltet ist, die nur dann ein Signal abgibt, wenn ihr Eingangssignal einen vorbestimmten Wert überschreitet.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurchgekennzeichn e t, daß der Schwellwertvorrichtung eine Warnvorrichtung (35) nachgeschaltet ist, die durch ein Ausgangssignal der Schwellwertschaltung auslösbar ist.
5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Durchleiten des Informationssignals eine Filtervorrichtung (10) ist, die derart ausgebildet | ist, daß sie unerwünschte Frequenzkomponenten aus dem zusammengesetzten Signal entfernt und daß das Ausgangssignal der Filtervorrichtung sowohl dem Informationssignalkanal als auch dem Steuersignalkanal zuführbar ist.
6. Gerät nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der Steuersignalkanal eine Abkapp- und Vorspannungsvorrichtung (22), die nur einen Teil eines Störimpulses zur Erzeugung eines Auslöseimpulses durchläßt, eine erste Impulsformervorrichtung (24), die durch den Auslöseimpuls zur Erzeugung eines Ausgangsimpulses auslösbar ist, eine zweite Impulsformervorrichtung (27) und eine Vorrichtung enthält, die bewirkt, daß die zweite Impulsformervorrichtung mit der RUckflanke des von ™ der ersten Impulsformervorrichtung erzeugten Ausgangsimpulses ausgelöst wird, um ein Auftastsignal zu erzeugen.
7. Gerät nach Anspruch 1,,dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vergleichsvorrichtung (16; 33) mit zwei Eingängen enthält, daß dem ersten Eingang der Vergleichsvorrichtung eine voreingestellte Spannung zugeführt ist und dem zweiten Ein gang der Vergleichsvorrichtung das Ausgangssignal der Spitzenintegriervorrichtung zugeführt ist und daß die Vergleiehsvor-

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richtung nur dann ein Signal abgibt, wenn das Signal an ihrem zweiten Eingang den Betrag der voreingestellten Spannung an ihrem ersten Eingang überschreitet.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsvorrichtung (33) ein Differenzverstärker ist.
9. Gerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Alarmvorrichtung, die durch ein Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung auslösbar ist, wenn ein Signal am zweiten Eingang der Vergleichsvorrichtung die voreingestellte Spannung am ersten Eingang der Vergleichsvorrichtung überschreitet.
10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationssignalkanal eine zweite Abkappvorrichtung (21) zur Begrenzung von Störimpulsen oberhalb und unterhalb vorbestimrater Werte, eine Vorrichtung zum Durchleiten eines Signals durch die Torvorrichtung, die durch das Auftastsignal derart auftastbar ist, daß sie das Informationssignal nur während einer vorbestimmten Zeitspanne in einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Auftreten eines Störimpulses durchläßt, und eine >-■ Vorrichtung zum Erzeugen eines Ausgangssignals am Ausgang der ' Torvorrichtung enthält.
11. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die beiden Impulsformervorrichtungen monostabile Kippglieder sind.

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