DE2204596A1

DE2204596A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MONITORING THE OUTPUT SIGNAL VOLTAGE FROM SIGNALS

Info

Publication number: DE2204596A1
Application number: DE19722204596
Authority: DE
Inventors: Ebbe Dipl Phys Rohloff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-02-01
Filing date: 1972-02-01
Publication date: 1973-08-09
Also published as: JPS5435444B2; JPS4887281A

Description

Schaltungsanordnung zur flberwachung der Ausgangssignalspannung von Sianalgebern -In der elektronischen Steuer- und Regeltechnik erhalten die signalverarbeitenden Steuerbausteine bzw. -bausteingruppen ihre Steuerbefehle aus Befehlsgebern, deren Ausgangssignale - je nach dem Steuerzustand des Gebers - Gleichspannungen entweder hohen oder niedrigen Spannungsniveaus relativ zu einer Bezugspannung sind. Das hohe Spannunspotential (L-Signal) wird in der Regel im Einschaltzustand des Gebers bzw. Schalters verausgabt und entspricht etwa der positiven Betriebsspannung der vorgesehenen Stromversorgung. Das niedrigere Spannungspotential (O-Signal) wird im Ausschaltzustand des Gebers von dessen Ausgangsklemme abgegeben und entspricht etwa dem Bezugspotential der Stromversorgung. Bei fehlerfreiem Aufbau des Signalgebers führt somit dessen Ausgang bzw. der an diesen Ausgang angeschlossene Eingang der nachgeschalteten signalverarbeitenden Steuerbausteine stets entweder L-Signal oder O-Signal. Ist die Verdrahtung im Innern des Signalgebers oder die Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang des Signalgebers und dem Eingang der nachfolgenden Steuerung unterbrochen, liegt also Drahtbruch vor, dann erhält der Eingang der nachfolgenden Steuerung weder O-Signal noch L-Signal, was unzulässig ist, weil dieser "potentialfreie", offene Steuerzustand gegebenenfalls schwerwiegende Folgen nach sich ziehen könnte.Circuit arrangement for monitoring the output signal voltage of Sianalgebern -In the electronic control and regulation technology receive the signal processing Control modules or module groups their control commands from command generators, their Output signals - depending on the control status of the encoder - DC voltages either high or low voltage levels relative to a reference voltage. The high Voltage potential (L signal) is usually generated when the encoder or Switch spent and corresponds approximately to the positive operating voltage of the intended Power supply. The lower voltage potential (O signal) is in the switch-off state of the encoder is output from its output terminal and corresponds approximately to the reference potential the power supply. If the signal generator is set up correctly, it will result Output or the input connected to this output of the downstream signal processing Control modules always have either an L signal or an O signal. Is the wiring inside of the signal transmitter or the connection line between the output of the signal transmitter and the input of the subsequent control is interrupted, so there is a wire break before, then the input of the following control receives neither an O-signal nor an L-signal, which is impermissible because this "potential-free", open control state may be could have serious consequences.

Ein solcher irregulärer potentialfreier Steuerzustand am Ausgang eines Signalgebers könnte bei Verwendung von kontaktbehafteten Gebern auch dann eintreten, wenn dessen Umschaltkontakt, der im einen Steuerzustand stets Betriebspotential und im anderen Steuerzustand stets Bezugspotential führt, aufgrund mechanischer Defekte in einer Zwischenstellung hängen bleibt oder - durch Kontaktverschmutzungen bzw.Such an irregular floating control state at the output of a Signal generator could also occur when using contact-based encoders, if its changeover contact, which is always operating potential in a control state and in the other control state always leads to reference potential due to mechanical defects gets stuck in an intermediate position or - due to contact contamination or

Fremdkörper im Kontaktbereich - eines dieser beiden Steuerpotentiale nicht abgreifen kann.Foreign bodies in the contact area - one of these two control potentials can not tap.

Die Erfindung befaßt sich deshalb mit der Aufgabe, die Signalzustände am Ausgang von Signalgebern, die an eine nachfolgende Steuerung angeschlossen sind, zu überwachen und im Fehlerfalle, d.h. bei potentialfreiem Ausgang (Drahtbruch) den Fehler anzuzeigen sowie gegebenenfalls die nachfolgende Steuerung eingangsseitig entweder mit einem Dauer-L-Signal oder mit einem Dauer-O-Signal zu belegen, je nachdem welches der beiden Signale die nachfolgende Steuerung in ihre sichere Betriebsweise zu steuern vermag.The invention is therefore concerned with the task of the signal states at the output of signal transmitters that are connected to a downstream controller, to be monitored and in the event of an error, i.e. with a potential-free output (wire break) to display the error and, if necessary, the subsequent control on the input side to be assigned either a permanent L signal or a permanent O signal, depending on the situation which of the two signals the subsequent control in its safe mode of operation able to control.

Die Schaltungsanordnung für den Drahtbruchüberwachungsschutz besteht erfindungsgemäß darin, daß die Ausgangssignalspannung des Gebers dem Eingang eines Netzwerkes zugeführt wird, in welchem die vermittels eines Spannungsteilers geteilte Signalspannung des Gebers über eine Signalumkehrstufe und einen weiteren Widerstand sowohl dem zur Fehlererkennung dienenden Netzwerkausgang zugeführt als auch über eine in Flußrichtung gepolte Diode auf den Netzwerkeingang zurückgeführt wird.The circuit arrangement for the wire break monitoring protection exists according to the invention in that the output signal voltage of the encoder is the input of a Network is supplied in which the divided by means of a voltage divider Signal voltage of the encoder via a signal inverter and another resistor both the network output serving for error detection and via a forward polarized diode is fed back to the network input.

Die Erfindung sei nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of two exemplary embodiments explained.

In der Fig. 1a ist der Eingangsbefehlsgeber G als Schalter mit einem Umschaltkontakt u symbolisiert. Der bewegbare Kontaktarm u, der beispielsweise durch einen Schaltnocken betätigt sein könnte, liegt im ausgesc5al+eten Zustand des Gebers G auf dem Bezugspotential Mp der Steueranlage, so daß in diesem Betriebszustand des Gebers G an seinem Ausgang O-Signal ansteht. Wird der Geber G in den Einschaltzustand versetzt und hierzu der Umschaltkontaktarm u in seine andere Betriebslage umgesteuert, so liegt der Schaltarm u auf poåtivem Betriebspotential P und der Ausgang g des Gebers G führt L-Signal. Je nach dem Arbeitszustand des Gebers G liegt somit am Eingang der nachgeschalteten Steuerung St stets das am Ausgang g des Gebers anstehende Steuersignal (L-Signal oder O-Signal). Würde der bewegbare Kontaktarm u des Gebers G während eines Schaltvorganges seines ihm zugeordneten (nicht dargestellten) Nockens in einer gestrichelt dargestellten Zwischenposition stehen bleiben oder wäre die Verbindung zwischen dem Kontaktarm U und dem Ausgang g unterbrochen, so wäre die Steuerung St eingangsseitig weder durch ein O-Signal, noch durch ein L-Signal belegt, sondern potentialfrei, was nicht zulässig ist, da sich undefinierte und unbeabsichtigte Folgen ergeben könnten. Dergleiche Fehler tritt auch auf, wenn zwischen dem Ausgang g des Gebers G und dem Eingang der Steuerung St ein Drahtbruch vorliegt.In Fig. 1a, the input command generator G is a switch with a Changeover contact symbolizes u. The movable contact arm u, for example by a switching cam could be actuated is in the activated state of the Donor G on the reference potential Mp of the control system, so that in this operating state of encoder G is present at its output O-signal. If the encoder G is switched on relocated and for this purpose the changeover contact arm u reversed to its other operating position, so the switching arm u is on positive operating potential P and the output g des Encoder G has an L signal. Depending on the working state of the encoder G is thus on Input of the downstream control St always the pending at output g of the encoder Control signal (L signal or O signal). Would the movable contact arm u of the encoder G during a switching process of its assigned cam (not shown) stay in an intermediate position shown in dashed lines or would be the The connection between the contact arm U and the output g would be interrupted Control St on the input side neither occupied by an O signal nor by an L signal, but potential-free, which is not allowed because it is undefined and unintentional Could result. The same error also occurs when between the output g of the encoder G and the input of the control unit St there is a wire break.

Um einen Drahtbruch solcher Art zum mindesten erkennbar zu machen, ist ein Netzwerk N vorgesehen, das mit seinem Eingang E an die Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang g des Gebers G und dem Eingang der Steuerung St, und zwar vorzugsweise unmittelbar an die Eingangssignalklemme der Steuerung St, angeschlossen ist und über seinen Ausgang c ein Fehler meldesignal (L-Signal) verausgabt, wenn die Verbindungsleitung zwischen Geber G und Steuerung St unterbrochen und damit der Eingang der Steuerung St potentialfrei geworden ist. Bei ordnungsgemäßer und betriebsfähiger Anlage dagegen - wenn also O-Signal oder L-Signal am Eingang der Steuerung St anstehen -, führt der Ausgang c des Netzwerkes N stets O-Signal.In order to at least make a wire break of this kind recognizable, a network N is provided, which has its input E to the connecting line between the output g of the encoder G and the input of the controller St, and preferably is connected directly to the input signal terminal of the controller St, and An error message signal (L signal) is output via its output c when the connection line between encoder G and control St interrupted and thus the input of the control St has become potential-free. With a proper and operational system, however - if there is an O-signal or an L-signal at the input of the controller St - leads the output c of the network N always has a 0 signal.

Das Netzwerk N zur Drahtbruchüberwachung enthält einen Spannungsteiler aus zwei hintereinandergeschalteten Widerständen R1 und R2, von denen das freie Ende des Widerstandes R1 mit der Eingangsklemme E und das freie Ende des Widerstandes R2 mit dem Bezugspotential Mp verbunden ist.The network N for wire break monitoring contains a voltage divider from two series-connected resistors R1 and R2, of which the free one End of resistor R1 with input terminal E and the free end of the resistor R2 is connected to the reference potential Mp.

Ist der Ausgang g des Gebers G mit dem Eingang E des Netzwerkes N verbunden, so liegt die Ausgangssignalspannung des Gebers G am Spannungsteiler R1/R2. Die am Verbindungspunkt a des Spannungsteilers anstehende geteilte Geberausgangssignalspannung wird über eine Signalumkehrstufe U1 geführt, deren Ausgang b somit ein gegenüber ihrem Eingang a invertiertes Signal führt. Dieses invertierte Signal steht über den Widerstand R3 am Ausgang c des Netzwerkes N zur Verfügung.Is the output g of the encoder G with the input E of the network N. connected, the output signal voltage of the encoder G is applied to the voltage divider R1 / R2. The divided encoder output signal voltage present at connection point a of the voltage divider is passed through a signal reversing stage U1, whose output b is thus an opposite their input a leads inverted signal. This inverted signal survives the resistor R3 at the output c of the network N is available.

Die am Ausgang c vorhandene Signalspannung wird überdies über die Diode D1 auf den Eingang E des Netzwerkes N zurückgeführt.The signal voltage present at the output c is also via the Diode D1 fed back to the input E of the network N.

Führt der Ausgang g des Gebers G und damit der Eingang E des Netzwerkes N O-Signal, liegt also der Umschaltkontakt u des Gebers G auf Bezugspotential Mp, dann führt der Eingang a der Signalumkehrstufe U1, die durch ein Nor- oder Nandgatter realisiert sein kann, über die so gebildete Parallelschaltung des hochohmigen Widerstandes R1 und des niederohmigen Widerstandes R2 O-Signal, und am Ausgang b der Signalumkehrstufe Ul steht L-Signal an. Damit aber fließt über den Widerstand R3 und die in Flußrichtung gepolte Diode D1 Strom zum Bezugspotential Mp ab, so daß am Ausgang c des Netzwerkes N O-Signal erscheint.The output g of the encoder G and thus the input E of the network leads NO signal, i.e. the changeover contact u of the encoder G is at reference potential Mp, then the input a leads to the signal inverter U1, which is passed through a north or north gate can be realized via the parallel connection of the high-value resistor formed in this way R1 and the low resistance R2 signal, and at output b of the signal inverter Ul is L-signal. But this flows through the resistor R3 and in the direction of flow polarized diode D1 current to the reference potential Mp, so that at the output c of the network NO signal appears.

Führt der Ausgang g des Gebers G L-Signal, liegt also der Umschaltkontaktarm u des Gebers auf Betriebspotential P, dann liegt dieses L-Signal auch am Eingang a der Signalumkehrstufe U1, und deren Ausgang b führt O-Signal, weiches auch am Ausgang c des Netzwerkes N erscheint, weil bei diesem Spannungszustand der Ausgang c durch die jetzt in Sperrichtung gepolte Diode D1 vom Netzwerkeingang E entkoppelt ist.If the output g of the encoder G has a L signal, the changeover contact arm is located u of the encoder at operating potential P, then this L signal is also at the input a of the signal inverter U1, and its output b carries an O signal, also on the Output c of the network N appears because with this voltage state the output c is decoupled from the network input E by the diode D1, which is now polarized in the reverse direction is.

Führt der Ausgang g des Gebers weder L-Signal noch O-Signal ist er also potentialfrei, dann liegt ein Fehler vor, der einem Drahtbruch oder einem Kontaktfehler im Geber G entspricht. In diesem Fall führt der Eingang E des Netzwerkes N zwar ebenfalls keine Signalspannung, aber der Eingang a der Signalumkehrstufe Ul liegt über den niederohmigen Widerstand R2 auf Bezugspotential Mp, was einem O-Signal am Eingang a entspricht und ein L-Signal am Ausgang b der Signalumkehrstufe U1 hervorruft. Demgemäß fließt über den Widerstand R3hnd die Diode D1 ein Strom über den Widerstand R1 zum Spannungsteilerverbindungspunkt a und über den Widerstand R2 zum Bezugspotential Mp ab. Ist der Widerstand R1 genügend hochohmig gegenüber dem Widerstand R2, so wird dadurch das Potential am Punkt a nur geringfügig angehoben, ohne daß das L-Signal am Ausgang b der Signalumkehrstufe U1 bzw. am Ausgang c des Netzwerkes N verändert wird.If output g of the encoder has neither an L signal nor an O signal, it is So potential-free, then there is an error, a wire break or a contact error in the encoder G corresponds. In this case, the input E of the network N leads also no signal voltage, but the input a of the signal inverter Ul is via the low resistance R2 to reference potential Mp, which is an O signal corresponds to at input a and causes an L signal at output b of the signal inverter U1. Accordingly, a current flows through the resistor R3hnd and the diode D1 R1 to the voltage divider connection point a and via the resistor R2 to the reference potential Mp from. If the resistor R1 has a sufficiently high resistance to the resistor R2, then this raises the potential at point a only slightly without the L signal at the output b of the signal inverter U1 or at the output c of the network N changed will.

Die Signalzustände am Eingang a der Signalumkehrstufe Ul, an deren Ausgang b und am Ausgang c des Netzwerkes N sind in der Pig. ib in Abhängigkeit von der Stellung demschalters u des Gebers G veranschaulicht, und zwar für den Fall, daß der Umschalter u das Bezugspotential Mp oder das Betriebspotential P abgreift bzw. keines dieser Potentiale (o- offen) führt.The signal states at the input a of the signal inverter Ul, at their Output b and output c of the network N are in the Pig. ib depending illustrated by the position of the switch u of the sender G, namely for the case that the switch u taps the reference potential Mp or the operating potential P. or none of these potentials (o- open) leads.

Die abfragbare Spannungsdifferenz am Umschalter u des Gebers G soll größer sein als die für die Ansteuerung der Signalumkehrstufe Ul erforderliche Signalspannung.The voltage difference that can be queried at changeover switch u of sender G should be greater than the signal voltage required to control the signal inverter Ul.

Um bei der Abfrage des Netzwerkes N an seinem Ausgang c, der - wie sich der Tabelle nach Fig. id entnehmen läßt -nur bei Drahtbruch am oder im Geber G L-Signal führt, den Ausgang c rückwirkungsfrei belasten zu können, ist in der Fig. 2a eine dem Netzwerk N nachgeschaltete Auswertschaltung A vorgesehen. Diese Auswertschaltung enthält einen Transistorverstärker V, bei dem die Transistorbasis über eine die Basis-Emitter-Schwellspannung erhöhende Diode D2 mit dem Ausgang c des Netzwerkes N verbunden ist, der Emitter des Transistors auf Bezugspotential Mp liegt und der Kollektor des Transistors über seinen Kollektorwiderstand R4 mit dem Betriebspotential P* weiterer Signalumkehrstufen U2 - U4 verbunden ist. Das am Kollektor des Transistors anstehende Ausgangssignal wird vermittels der Signalumkehrstufe U2 invertiert und der Ausgangsklemme f zugeführt. Der Ausgang b der Umkehrstufe U1 des Netzwerkes N ist mit dem Eingang einer weiteren Signalumkehrstufe T 3 verbunden, deren Ausgang zur Klemme e führt. Schließlich ist noch eine weitere Signalumkehrstufe U4 mit zwei Eingängen vorgesehen, von denen der eine an den Ausgang des Verstärkers V und der andere an den Ausgang b der Signalumkehrstufe U1 angeschlossen ist; der Ausgang der Umkehrstufe U4 führt zur Ausgangsklemme e.In order to query the network N at its output c, the - like can be found in the table according to Fig. id - only in the event of a wire break on or in the encoder G L signal leads to being able to load output c without any reaction, is in the 2a, an evaluation circuit A connected downstream of the network N is provided. These Evaluation circuit contains a transistor amplifier V, at which the transistor base via a diode increasing the base-emitter threshold voltage D2 is connected to the output c of the network N, the emitter of the transistor is at reference potential Mp and the collector of the transistor via its collector resistance R4 is connected to the operating potential P * of further signal inverters U2-U4. The output signal at the collector of the transistor is converted by means of the signal inverter U2 inverted and fed to the output terminal f. The output b of the inverter U1 of the network N is connected to the input of a further signal reversing stage T 3, whose output leads to terminal e. Finally, there is yet another signal inversion stage U4 is provided with two inputs, one of which is connected to the output of the amplifier V and the other is connected to the output b of the signal inverter U1; the The output of the inverter U4 leads to output terminal e.

Die Arbeitsweise der Auswertschaltung A veranschaulicht die Tabelle gemäß Fig. 2b. Daraus ist erkennbar, daß der Ausgang f der Auswertschaltung A stets einen dem Ausgang c des Netzwerkes N entsprechenden Signalzustand hat. Am Ausgang f kann somit das Fehlersignal (Signal bei offenem Eingang E) abgenommen und z.B. in einer Alarmstufe ausgewertet werden.The table shows how the evaluation circuit A works according to Fig. 2b. From this it can be seen that the output f of the evaluation circuit A always has a signal state corresponding to the output c of the network N. At the exit f can thus pick up the error signal (signal when input E is open) and e.g. be evaluated in an alert stage.

Die Ausgänge d und e der Auswertschaltung A gewährleisten, daß die hier anstehenden Ausgangssignale jeweils dem Eingangssignal am Eingang E des Netzwerkes N entsprechen. Darüber hinaus ist sichergestellt, daß am Ausgang d bei Drahtbruch im Eingangsbereich ein Dauer-O-Signal und am Ausgang e ein Dauer-L-Signal ausgegeben wird. Damit kann jeweils sichergestellt werden, daß die nachfolgend angeschossene Steuerung St im Drahtbruchfall stets in die sichee Besriebslage gesteuert werden kann, je nachdem ob dies sievere Betriebslage durch ein L-Signal oder ein O-Signal am Eingang der Steuerung St erreicht wird.The outputs d and e of the evaluation circuit A ensure that the The output signals present here correspond to the input signal at input E of the network N correspond. In addition, it is ensured that at output d in the event of a wire break A permanent O signal is output in the input area and a permanent L signal is output at output e will. This can be used to ensure that the subsequently shot In the event of a wire break, control St can always be controlled to the safe operating position can, depending on whether this is the operating situation by an L signal or an O signal is reached at the input of the controller St.

Ist lediglich eine Gefahrenmeldung bei offenem Eingang E gefordert, so genügt es, lediglich das Netzwerk N (Fig. la) eingangsseitig an einen Abzweig der Steuerleitung zwischen Geberausgang G und Steuerung St anzuschließen und das Fehlersignal am Ausgang c des Netzwerkes N auszuwerten.If only a hazard report is required when input E is open, it is sufficient to merely connect the network N (FIG. 1 a) to a branch on the input side the control line between encoder output G and control St and that Evaluate error signal at output c of network N.

Soll dagegen der Ausgang c rückwirkuqsfrei belasthar sein, so wäre das Netzwerk N durch die Auswertschaltung A nach Fig. 2a zu ergänzen. In diesem Falle kann die Kombination aus Netzwerk N und Auswertschaltung zu einem Kompaktbaustein vereinigt sein, der in den Signalleitungszug zwischen-Geber G und den signalverarbeitenden Bausteinen St einbezogen ist.If, on the other hand, output c is to be loaded without retroactive effects, then it would be to supplement the network N by the evaluation circuit A according to FIG. 2a. In this In this case, the combination of network N and evaluation circuit can form a compact module be united in the signal line train between encoder G and the signal processing Blocks St is included.

Das Netzwerk N und die Auswertschaltung A können aus diskreten Bauelementen aufgebaut sein oder als integrierte Schaltkreise realisiert werden.The network N and the evaluation circuit A can consist of discrete components be constructed or implemented as integrated circuits.

7 Patentansprüche 2 Figuren7 claims 2 figures

Claims

Claims 1. Circuit arrangement for monitoring the output signal voltage, in particular wire break monitoring, of signal generators, which control commands in Steier- and input control systems, characterized in that the output signal voltage of the encoder (G) is fed to the input (E) of a network (N) in which the signal voltage of the encoder (G) divided by means of a voltage divider (R1, R2) Via a signal inverter (U1) and another resistor (R2) both to the Fault detection serving network output (c) supplied as well as via one in the direction of flow polarized diode (Di) is fed back to the network input (E).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the network (N) on the input side to a branch of the control line between the signal generator (G) and the subsequent signal-processing control modules (St) connected is.

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the network output (c) to the input of an evaluation circuit (A) via a diode (D2) at the input of an amplifier stage (V) with signal inversion function, is connected, the output signal of which is the error message signal via a further reversing stage (U2) (f) spent.

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that another inverter (U4) with two inputs on the one hand to the output of the amplifier (V) and on the other hand to the output of the inverter associated with the network (N) (U1) is connected and on the output side (s) to the encoder output (G) Corresponding signal, but an L signal is output in the event of a wire break.

5. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that to the inverter (U1) assigned to the network (N) on the output side (b) another Reversing stage (U3) is connected, the output side (d) to the encoder output (G) Corresponding signal, but in the event of a wire break an O signal is rejected,

6. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the network (N) with its downstream Evaluation circuit (A) in the signal line between the encoder (G) and the following signal processing blocks is included.

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that Network (N) and evaluation circuit (A) combined into one unit (module) are.

L e r s e i t e